基于超高密度電法的丁家二溝水庫防滲墻連續性檢測分析

摘 要：文章結合寧夏丁家二溝水庫防滲墻檢測實例，介紹了水庫防滲墻的水文地質環境，闡述了超高密度電法的基本原理。根據丁家二溝水庫的具體情況，設計了防滲墻物探工作方案，介紹了物探野外工作的內容和步驟，最后對采集到的檢測數據進行了計算處理和軟件反演，并根據電阻率剖面圖對檢測結果進行了解釋分析。最終結果表明，防滲墻上部電阻率基本一致，墻體上部均勻連續，防滲墻下部無明顯不均勻跡象，墻體底部與基巖連接良好。

關鍵詞：防滲墻；連續性檢測；超高密度電法；測線布設

1 工程概況

丁家二溝水庫位于寧夏清水河一級支流洪泉溝下游的丁塘鎮八坊村，距同心縣城約10km。該水庫為中型水庫，主要作用為防洪、攔泥、農業灌溉等。水庫竣工時間為1997年，設計總庫容為1036.25萬m3，最大壩高為29.55m，壩頂寬為8.0m，頂長為819m。

為提高壩體防滲強度，在壩頂K0+030～K0+730段沿大壩軸線修筑塑性混凝土防滲墻，防滲墻厚度為0.4m，墻底嵌入中等風化層1.0m，墻體面積為2.41萬m2。地下防滲墻工程采用塑性混凝土防滲墻，總長700m，總面積為2.41萬m3。為了實時了解防滲墻的工程情況和狀態，確保工程安全，現對水庫防滲墻進行連續性檢測，文章主要從工程地質條件、物探工作原理和方法、儀器設備的布設以及檢測結論等方面展開分析。

2 防滲墻地質環境與物探條件

2.1 水文地質環境

丁家二溝水庫項目區地層巖性主要為人工填土、黃土、沖洪積砂礫石、泥巖與砂巖等。水庫壩體主要為人工填土，由低液限粉土、低液限粘土等構成。防滲墻地質表層為砂壤土，厚度約為22.8m；下部為膠結密實的中粗砂和1m深基地泥巖，厚度約為11.7m。庫區存在地表水，其硫酸根離子含量豐富，因此對普通水泥具有較強的腐蝕性，對混凝土中的鋼筋具有中等腐蝕性，對鋼結構也具有中等的腐蝕性。大壩地基存在地下水，為第四系空隙潛水，對普通水泥具有較強腐蝕性，對混凝土中的鋼筋具有弱腐蝕性，對鋼結構具有中等腐蝕性。

2.2 防滲墻物探條件

超高密度電法基于不同巖、土體的電阻率的差異進行探測。防滲墻在施工時，墻體所采用的材料基本一致，因此墻體不同位置的電阻率可認為大致相同。但是如果防滲墻在墻體澆筑施工的過程中，若存在孔洞、欠澆或是各段連接不密實時。則墻體隱患處的電阻率則與完整墻體處的電阻率存在一定的差異，這為防滲墻的物探工作提供了必要的條件。

3 防滲墻物探工作原理

本項目采用超高密度電法進行防滲墻連續性檢測工作，該方法屬于電阻率法。不同于常規電阻率法，超高密度電法一次設置批量測試電極，在一次勘測過程中可完成縱橫2維的勘探測試。該方法觀測精度高、可提高較大的數據量，適用于水文地質、工程地質勘探、地下埋藏物探測、提防隱患探測等。超高密度電阻率法是一種剖面法和電測探法的組合式剖面裝置，對地電結構具有一定的成像功能。因此，墻體裂縫、空洞、不均勻體、軟弱層、透水體等在探測成果圖均可直觀反映出來。

不同的巖層或者同一巖層由于成分和結構的不同，其電阻率也是不相同的。假設巖層為均質各向同性的，當地表下通過電流時，巖層電阻率大小則是相同的，電阻率通過公式為：

式中，？籽為實測巖土層電阻率；？駐V為電位差；I為供電電流；K為裝置系數（與供電、測量電極間距有關）。

4 防滲墻物探工作方案

超高密度電阻率法是將直流電通過接地電極通入地下，建立穩定的人工電場，在地表觀測某點的垂直方向或某剖面的水平方向的電阻率變化，從而了解巖層的分布或地質結構特點。通過布設垂直（或斜交）被測地質體物探剖面，根據地質體尺寸、規模、埋深設置電極距和測試層數。消除過大點擊接地電阻，打開高壓供電開關，采集電壓、電流，計算電阻率數據。數據采集完成后，進行存盤處理。

4.1 儀器設備的選擇

本項目超高密度電阻率法測試采用西安澳立華勘探技術開發公司生產的FlashRES64型超高密度電阻率工作站，配備多功能高強度電纜，內置可輸出250V的供電變換器，程序控制高密度電阻率法的各種裝置形式；儀器采用筆記本電腦作主控單元，具有64多道采集方式；設備采用了自動增益調節、電極自電自動跟蹤和補償等技術，測量過程實現了自動化。

對零點漂移、電池電壓、接地電阻及內存單元具有自檢功能，帶有標準RS232通訊接口，可與任何其他計算機進行數據通訊和共享。圖1為超高密度電阻率法儀器設備示意圖。

圖1 超高密度電阻率法儀器設備示意圖

4.2 測線布設方案

防滲墻墻頂經過開挖之后，確定了墻體的具體位置，測線沿著墻體軸線方向布設。電極棒為不銹鋼材質，電極棒按3m極距打入墻體0.2～0.3m，從而保證良好的供電效果。該項目測線布置示意圖見圖2。

圖2 丁家二溝水庫防滲墻測線布置示意圖

5 物探野外工作分析

物探野外工作內容主要有：測線的定位，布設電極，測量電纜連接，儀器微機連接，埋設儀器地線，儀器參數設定，接地電阻測量，供電情況檢查，排除接觸不良電極故障；程控開關控制測量和供電電極的選通，定時讀取電壓、電流數據，并及時存入筆記本電腦，供后期室內數據反演軟件使用。待該剖面全部數據采集完成后，關閉電腦及電源，拆除電極、電纜等，移至下段測線重復以上步驟進行檢測。

本項目野外測線布設四條剖面，測線首尾重疊2個電極進行無縫隙連續測量，總有效探測長度為700.0m。

6 檢測結果及資料分析

將超高密度電阻率法測試數據進行數據格式轉換、數據拼接、對非值排除修正，、外輪廓線數據輸入。然后通過數據處理反演軟件包進行計算處理，最后打印出視電阻率剖面圖。通過不同巖體、土層的電阻率差異，對物探電阻率剖面進行分析解釋，結合原有地質資料，對物探資料進行綜合分析。通過對原始數據的反演解釋計算，得出電阻率解釋圖如圖3。

有電阻率剖面圖可知，剖面圖成層狀分布，上部電阻率稍低，防滲墻材質均勻一致。墻體與巖體連接處未發現低阻異常，說明墻體連續，墻體與巖體連接完好。

7 結束語

寧夏同心縣丁家二溝水庫采用塑性混凝土防滲墻進行截滲處理，墻體位于壩軸線附近。采用超高密度電阻率法，沿墻體軸線對防滲墻進行連續性檢測，通過對原始數據處理、反演軟件計算，得出如下檢測結論：反演計算表明，樁號K0+030～K0+730防滲墻體電阻率比較均勻，墻體無明顯的不連續跡象，所測防滲墻均勻連續，墻體下端與基巖結合良好，無明顯滲漏現象。

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作者簡介：紀少德（1968-），男，本科，寧夏同心縣人，工作單位：寧夏同心縣水利工程建設管理中心，寧夏吳忠市同心縣水務局，主要從事：水利工程建設與管理。