物探與鉆探技術結合分析嶄龍埡水庫庫岸滲流位置

肖云川/重慶水利電力職業技術學院

物探與鉆探技術結合分析嶄龍埡水庫庫岸滲流位置

肖云川/重慶水利電力職業技術學院

該文結合重慶市永川區嶄龍埡水庫的現場鉆孔地下水位觀測成果資料 、高密度電阻率測深法成果資料, 通過物探與鉆探相結合確定大壩滲流的位置, 為準確處理滲流問題提供依據。

高密度電阻率探測法；鉆孔；滲流

一、工程概況

嶄龍埡水庫位于永川區茶山竹海街道辦事處紅星村，所在河流屬長江水系臨江河支流。距永川市中心約15km，其中有0.3km為鄉村機耕道。該水庫是一座以區主城區飲水為主，兼防洪、灌溉于一體的小(2)型水利工程。

樞紐工程由大壩、溢流堰、放水設施組成。

現場檢查時庫盆的土工膜多處出現破損，靠近庫尾的土工膜覆蓋層已經被水流沖刷掉，導致土工膜直接暴露出來，并且已經變形。庫盆中間多股泉水向庫內流動，庫內土工膜已完全被破損，已起不到防滲的作用。出現了明顯的滲漏。

為了解決水庫集中滲漏通道的位置，經現場踏勘，采用水位觀測孔觀測水位和高密度電阻率測深法確定水庫集中滲漏的位置。

二、水庫物探與鉆探綜合檢測

（一）高密度電法及技術要求

1.數據采集。

物探工作測線布置的原則是在保證能夠采集較好質量數據的同時使測線與地質剖面基本一致。為滿足勘探深度及兼顧勘察測線全斷面地電剖面的需要，本次高密度電法采取溫納測深裝置。在現場電極布置完畢后，均進行電極接地測試，以保證電極接地良好，然后進行自動測試。測試過程中，仔細觀察各測試要素，區分數據的異常現象，保證觀測數據質量可靠。

2.技術要求。

本次物探工作技術按照《技術要求》、《DZ/T0072-92電阻率測深法技術規程》和《DZ/T0072-93電阻率測深法技術規程》進行。其主要技術要求如下：

（1）測網布設原則

① 測線方向應盡量垂直勘查對象的總體走向，必要時分段控制。

② 測線應與勘探線重合。

③ 測線應盡量避開不利于施工的地形地物。

④ 線距50～100米，測線長度應大于勘探對象寬度的2/3。

（2）電極排列方向

① 電極排列方向應盡可能與測線垂直。

② 同一測區測點的電極排列方向盡量保持一致。

③ 地形坡度較大時，可與地形等高線平行。

④ 適當考慮通行、接地條件、施工方便等因素。

（3）電極接地及布置

① 盡量減小接地電阻，供電電流應大于50mA。

② 當電極無法置于預定接地點時，垂直移動的距離應小于AB/2的1/40；若沿測線方向移動時，應小于AB/2的1％，超過1％時重新計算K值。

③ 布置MN時，與AB方向的偏離度應小于±3o。

（4）測點定位

測點的平面位置用測量儀器確定，測線的端點均用木樁做標記并記錄。

（5）觀測結果質量檢查及評價

①重復觀測

單次觀測難以保證精度的極距或電測深曲線無規律的極距，須進行重復觀測。其有效數值的算術平均值作為該測點最終的基本觀測數據。

②自檢觀測

對電測深曲線上的畸變點以及基本觀測質量有疑異的測段，應進行自我檢查觀測。將測量電極重新布設或改變供電電極的接地狀況，且供電電流的改變量應大于25％，如證明基本觀測確實有誤時，可用檢查數據代替。

③系統檢查觀測

基本觀測到一定階段或全區基本觀測結束后，對總工作量3～5％的測深點應重新布極觀測檢查，通過單個極距的相對誤差來判定該測點是否有效，最終由全區系統檢查觀測結果所統計的均方相對誤差評價觀測質量。

3.測線布置及工作參數。

根據要求，本次測試根據地形情況及目的要求電極距布置為2m，采集數據滾動層數。

4.儀器及其性能。

儀器采用重慶地質儀器廠生產的DUK-2A多功能高密度電法系統。DUK-2A多功能高密度電法系統由DZD-6型多功能直流激電儀和多路電極轉換器組成，儀器性能良好，技術指標如下：（1）儀器絕緣性能良好，各測程輸入阻抗不小于30兆歐，線路間絕緣電阻不小于500MΩ/100V；（2）轉換電極總數為60路，測量最大電壓+4V，測量誤差+1％+1個字，測量電流精度+0.6％+1個字，測量電流分辨率0.01mA，對50Hz工頻壓制優于80dB。（3）全數字化自動測量，對自然電位、漂移及電極極化進行自動極化補償；屏幕液晶漢字顯示且測試數據自動存儲；數據可直接傳入計算機進行數字化解釋。

（二）物探工作測線布置及成果分析

1.工作測線布置。

W313和 W314兩剖面為第一次測，W316和 W317兩條剖面為第二次測。W313、W314、W316、W317工作測線布置如圖1所示。

圖1

2.物探成果。

通過永川茶山竹海嶄龍埡水庫的現場物探勘測工作，獲得了可靠的物探資料。剖面通過軟件計算和三次反演所得。

圖2 W313剖面反演圖

圖3 W316剖面反演圖

W313、W316剖面為同一側即水庫右側的剖面，W316剖面是在W313剖面位置面向下移動12米的位置。W313剖面的異常在W316中都有相同的反應，故此處就以W316剖面來解釋。剖面W316出現三個小范圍異常，即 32m～42m水平位置，3m～11m深度范圍出現低阻異常，推斷可能為破碎帶含水，泥質填充；74m～82m水平位置，3m～6.2m深度范圍出現低阻異常，推斷可能為破碎帶含水，泥質填充；89m～100m水平位置，5m～12m深度范圍內出現低阻異常，推斷可能為破碎帶含水，泥質填充。剖面最左側出現一條帶狀低阻異常，推斷可能為含水破碎帶，剖面7.5m深度以下出現大面積低阻異常如圖所示，水平范圍為40m～72m,推斷可能為破碎帶或含水層。

圖4 W314剖面反演圖

W314號剖面位于水庫上面的公路上，根據反演圖來看，剖面大部分區域電阻值都較基巖低，以此推斷剖面大部分都是破碎帶。其中有三個區域阻值極低（如圖所示），分別為21m～26m水平位置，3m～5m深度范圍，64m～68m水平位置，4m～6m深度范圍，推斷可能為含水泥質填充區域；40m～62m水平位置，21m深度以下范圍，推斷可能為含水層或含水通道。

圖5 W317剖面反演圖

W317號剖面位于水庫邊緣，如W317剖面反演圖所示，剖面出現大面積低阻異常，推斷可能為含水破碎帶或含水層。

（三）鉆孔布置及水位觀測結果

1.鉆孔布置。

本次勘察沿庫周布設5個長期水位觀測孔，左、右岸分別布設2個觀測孔，庫尾布設1個觀測孔，孔間距50～100m。根據地貌成因特征，庫區為褶皺抬升低山地貌。

庫區未見斷層發育；屬于相對穩定弱震環境，庫區穩定性好。

庫區位于東山背斜南東翼的逆斷層尾部，出露地層為三疊系上統須家河組（T3xj）灰白色砂巖與灰、灰黑色泥頁巖，巖層產狀為125°～127°∠41°～43°，傾向庫內偏右岸。庫區兩岸風化砂巖主要發育有兩組裂隙：裂隙1：280°∠60°，裂面平直，無明顯沖填物，延伸長度約2m，間距1～2條/m，裂隙寬度小于2.0cm，結合程度好；裂隙2：30°∠80°，裂面平直，有少量充填物，延伸長度約3m，間距1～2條/m，裂隙寬度約3cm，結合程度一般。第四系地層為灰黃色粉質粘土，可塑，稍濕，分布于沖溝底部，厚度較薄，一般1.0～2.0m。

由于庫區第四系松散層厚度薄，且分布范圍小，因此庫區地下水主要為基巖裂隙水。根據相關水利工程經驗，庫水和庫區地下水對混凝土和混凝土的鋼筋無腐蝕性，對鋼結構具弱腐蝕性。庫區巖層風化形式主要以風化剝蝕為主，表現為碎屑狀風化。

2.水位觀測結果分析。

本工程自2013年7月8日起，2013年8月14日截止，共對庫區水位觀測孔觀測8次，觀測頻率5～7天/次。觀測數據表明：ZK1與ZK3地下水水位穩定，且高于庫水位；ZK2、ZK4、ZK5地下水水位變化較大，且低于庫水位。通過水庫單孔地下水位曲線分析（詳見嶄龍埡水庫單孔地下水位曲線及相對不透水層底界線）：庫水存在向ZK2和ZK5方向滲漏，存在ZK4方向滲漏的可能。單孔地下水位曲線及相對不透水層底界限圖如圖6所示。

圖6

三、結束語

由于此次所探測的目標坑道廢棄太久，很可能已經垮塌，而且目標較小，從所測的結果來看很難從圖中分辨出來，必須與鉆探結合驗證。通過水庫單孔地下水位曲線分析，庫水存在向ZK2和ZK5方向滲漏，存在ZK4方向滲漏的可能。綜上所述，通過物探與鉆探技術相結合的方法，結合庫區原存在開挖煤坑通道，煤坑通道高程位于728.00m（右岸）～729.00m（左岸）。通過物探與鉆探技術相結合的方法，確定水庫庫岸的滲漏位置，為類似的水庫滲漏的處理提供借鑒。

[1] 范維強，李君源.物探與鉆探方法相結合在工程地質勘查中的應用[J].水利發電學報.2005(7)

[2] 趙志宏，邢慶祝．綜合物探技術在水庫堤防滲漏通道探測中的應用[J].礦產勘查.2011(3)

[3] 張惠杉.物探與鉆孔分析山美水庫大壩滲流[J].水利科技.2009(2)

[4] 程耀榮.物探與鉆探在工程地質勘察中的具體應用[J].河南科技.2013(2)

項目資助：

2016年度重慶水利電力職業技術學院院級科研經費項目。

項目名稱：

物探與鉆探技術結合分析嶄龍埡水庫庫岸滲流位置，項目編號K201622。

肖云川（1985－），男，重慶永川人，講師，主要從事水利工程方面的教學與研究工作。