綜合物探法在堤壩滲漏隱患探測中的應用

湯子堅

（四川中水成勘院工程物探檢測有限公司，四川 成都 610059）

礦山堤壩隱患，指的是那些可能導致堤壩塌陷等未被勘查到的地質缺陷、工程中的質量缺陷、因生物破壞導致的各類裂縫，以及堤壩建筑過程中由于人為因素導致的各類安全問題。

就礦山堤壩來說，除上述所述的安全隱患外，在采礦過程中產生的污水、廢石場雨淋污水、礦廠排出的洗礦水等，由于其PH值相對較低，含硫酸鹽量較大，對礦山堤壩有較大的腐蝕性，從而對礦山攔污、蓄污設備質量安全造成一定程度的損壞[1]。如果礦產企業不能及時勘查出以上安全隱患，并針對性的采取加固措施，必然將造成潰壩等災害的形成。此外，礦山排出的含酸量較大的廢水也將對周圍生態環境安全造成極大的破壞，同時也會對下游人民生命安全造成極大的威脅。因此，加強對礦山堤壩安全隱患的檢測，對保護人民生命財產安全、維護社會和諧穩定都有著極大的意義和作用。

本文針對礦山堤壩安全隱患隱蔽性較大、突發性以及危害程度較大的特點，在對礦山地質環境、堤壩特點進行了全面系統的研究，并在探地雷達技術、高密度電法等作用下，具體探測了礦山堤壩區域存在的安全隱患問題，為解決上述堤壩安全隱患、加強礦山堤壩的安全防護，打下了理論和技術基礎。

1 工程概況

本文以江西某處礦山墻體污水堤壩為實證研究對象，該堤壩長為126.8m，高有23m，壩底標高為107m，壩頂標高130m，蓄水高程126.2m，堤壩的迎水面主要以花巖崗閃巖進行澆灌，下游地區則安置了排水棱體[2]。

根據有關部門的數據調查顯示，該礦山地板地質主要以洪坡積碎石土為主，堤壩兩側地質以強風化混合巖為主[3]。當前，該礦山堤壩在局部地區出現了滲漏的安全隱患，對堤壩斜面植被造成了大面積的損害，從而對壩體周圍的生態環境安全和壩體安全穩定都造成了極大的危害。

2 探測方法原理及特點

2.1 高密度電法

高密度電法同時也被稱為高密度電阻率法，其是在地殼巖石電阻率的基礎上，通過對電場規律的在觀測和總結，探測礦山堤壩地質安全隱患問題，并采取針對性的措施解決礦山堤壩地質安全隱患。高密度電法是電測法結合電剖面法形成的全新勘查技術。

首先，通過高密度電法，能夠有效的探測出礦山堤壩安全隱患具體位置和規模，同時也能夠在相當程度的體現出一定深度下的電剖面特點，并有效的解決傳統電阻率法監測點較少且理論依據說服力不足的問題。

高密度電法通過A、B電極對地下供電，測量M、N電極電位差△U，由此得出該點的視電阻率值：

公式中的K和電極幾何分布有關，在通過四極裝置測量巖石電阻率時，O指的是電極A、B以及電極M，N中心位置，a=OA=OB=AB/2，b=OM=ON=MN/2，則。

表1 物探成果

在壩體處于均勻分布的情況下，因為壩體下部含水量較大、表層過于干燥，視電阻率等值線呈層狀分布，從地表(壩頂)向下呈降低趨勢。

如果壩體存在裂縫、污染滲漏等安全隱患的情況下，電阻率呈階梯狀、不均勻分布，從而形成高阻值或者低阻值的閉合圈。

所以，根據探測到的實際電阻率剖面，進行電阻率的分析、推算和處理，從而得出地層電阻率的實際分布特點，完成安礦山堤壩安全隱患的檢測和勘查，為礦山企業排除安全隱患、加強礦山周圍生態環境安全，提供技術、理論借鑒。

2.2 探地雷達法

探地雷達技術是在高頻電磁波以及寬頻短脈沖技術原理下獲得應用的，首先將天線T送入地表層以下，經目標體后反射回地表層，為天線R接收。

電磁波介質傳輸過程中，電磁波強度以及其波形形狀，也隨著介質電性的變化而不斷發生轉變，所以，根據天線R接收到的電磁波信號以及波形形狀，能有效的識別并判斷出介質基本結構特點。

礦山堤壩隱患勘測過程中，如果堤壩壩體土質干密度較大、壩體物性單一，反射的雷達信號波較弱，頻率單一。一旦堤壩出現污水滲漏的情況，堤壩部分介質含水量隨之增大，電導率也將增大，從而構成較大程度的電性界面。導致污水局部滲漏的原因，是因為裂縫、壩體土質疏松等原因造成的，裂縫反射的主要特點，表現為反射波中斷或錯動；如果礦山堤壩地質整體松軟，就會形成較大的反射波，或者反射波中斷的情形。

3 探測成果及分析

本次試驗中選用的是DUK-2A型高密度電測法技術，供電電壓為52v，電極數量為30-52個。試驗選取的探地雷達選用搭載了100MH天線的LTD-2000型探地雷達，采樣工作則是以連續掃描形式進行的，采樣點數在1024-2048之間，采樣速率為16/S，點測間距為0.5m/點，采樣長度750ns。

根據高密度電法視電阻率斷面圖可知，在測線36m～84m處，深度在12m～26m以及84m～122m處，電阻率大約在10Ω·m～40Ω·m左右，主要體現在低電阻率區，可推斷出該區域為堤壩容易發生滲漏的區域，這當中測線在69m～73m處，埋深15m～22m以及98m～122m間，埋深8m～23m處，有2處電阻值較低極值區，由此可以基本推斷出堤壩滲漏等安全隱患的分布區域。

根據雷達剖面圖可知，壩體表層雷達反射波呈現出同軸連續反射的特點，且頻率特點較為單一。雷達測線24m～110m(高密度電法測線36m～122m)處，埋藏在8m～20m附近，有一定程度的雷達反射面，由此可以推斷出堤壩滲透區域以及滲透管道形成較大的反射波，測線解釋所得的物探成果，如表1所示。

4 結論與建議

（1）通過探地雷達技術以及高密度電法技術，勘查了礦山堤壩主要存在的安全隱患問題。通過高密度電法，對礦山堤壩含沙量較高且較為松軟的土質層、裂縫進行了勘查，而針對淺層位置，只能探測分辨率較高的地質層；探地雷達技術主要用于礦山堤壩安全隱患詳測以及普查中，能夠探測出和填筑材料差異性較為明顯的異常體。兩種檢測方式相互檢測、相互影響、相互作用，從而在極大程度上提升了安全隱患檢測精準程度。

（2）物探勘測結果指出，滲透區域主要分布于堤壩主體部分，部分位于壩體地基部位，且分布范圍較廣，滲透區域較為明顯，且部分壩體較為空洞。

（3）因為壩體壓實度不足、壩體地基防滲透系統不健全、酸性較大，是造成壩體滲漏的重要原因。特別是酸性水腐蝕，在金屬礦山中極為常見，希望能夠加強同行之間的研究，協力解決這方面的問題，提升堤壩安全隱患的檢測和防護水平。