綜合物探法在水庫防滲墻滲漏檢測中的應(yīng)用

安 鑫

（新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，新疆 昌吉 831100）

1 工程概況

新疆某水庫壩址位于河流中上游中低山丘陵區(qū)，整個河谷呈不對稱“U”型，左岸有多級階地發(fā)育，岸坡成階梯狀，壩址區(qū)河床寬度90 m，左岸出露地層為侏羅系砂巖和泥巖；右岸地層巖性主要由第四系全新統(tǒng)砂礫石、亞砂土組成的階地；河床段出露地層為第四系全新統(tǒng)沖洪積礫卵石，下部地層主要為侏羅系中統(tǒng)砂巖、泥巖互層。在工程建設(shè)過程中，防滲墻建成后，發(fā)現(xiàn)防滲墻墻體后面有河水（地下水）涌出，為查明防滲墻的滲漏原因及滲漏位置，進(jìn)行了相關(guān)的物探測試工作[1]。

2 物探方法

根據(jù)現(xiàn)場的條件選擇用自然電位法和高密度電法進(jìn)行圈定滲漏的大致范圍，進(jìn)而用聲波對穿測定滲漏的部位，最后采用井下電視來驗(yàn)證滲漏是否存在。

2.1 自然電位法

自然電位法測試采用WDDS-1數(shù)字電阻率儀，其基本原理是地下水在巖土中流過時將帶走部分陽離子，于是上游就會留下多余的負(fù)電荷，而下游有多余的正電荷，破壞了正負(fù)電荷的平衡，形成了極化[2]。這種結(jié)果將在沿水流方向形成電位差，稱為過濾電場，自然電位法就是通過測試過濾電場的電位，確定地下水流向及滲漏通道位置[3]。

2.2 高密度電法[4]

高密度電法測試采用E60M 型高密度電法儀，其基本原理是在地表通過供電電極向地下供入直流電，形成人工電場，然后利用測量電極觀測其電場分布情況[5]。

正常的地層中，電阻率的分布情況和電場的分布一樣，若地層中存在地下水滲漏，則滲漏段的原平衡會遭到破壞，電阻率會出現(xiàn)低阻抗段。高密度電法可以一次布設(shè)多個采集電極，采集數(shù)據(jù)過程中能一次完成多地點(diǎn)斷面的縱橫勘探[6]；本次野外數(shù)據(jù)采集使用溫納α排列，測試采用10 m電極距進(jìn)行測試，供電時間1 s，重復(fù)采集次數(shù)3次。

2.3 超聲波對穿測試[7]

本次測試采用RS-STO2C 非金屬聲波檢測，兩個大功率的50 m 對穿探頭。超聲波對穿檢測是將兩個聲波換能器置于孔底，保持兩個換能器處于同一高程，自孔底開始向上逐點(diǎn)測試，測試點(diǎn)距為0.2 m。本次測試對穿孔間距2.0 m，巖體波速計(jì)算公式為：V=L/T，V為速度，m/s；L為收、發(fā)探頭之間的水平距離，m；T為收、發(fā)探頭間距對應(yīng)的時差，s。

勘察階段測試的工程區(qū)泥砂巖的聲波值在2800～3300 m/s，可以作為本次測試判斷基巖的依據(jù)。

2.4 井下電視[8]

井下電視采用旋轉(zhuǎn)式超聲換能器，對鉆孔周圍進(jìn)行全方位掃描，記錄采集到的反射波振幅和旅行時間。超聲換能器由它在井下有可見光發(fā)射器、CCD 成像芯片、井下光纖傳輸光端機(jī)、地面光解調(diào)器、圖像采集記錄顯示組成，可見光發(fā)射器可以在測試時360°發(fā)光，對鉆孔內(nèi)的孔壁巖性反射成像，最后由CCD芯片接收經(jīng)過光纖電纜將所測的信號傳回到主機(jī)，井下可視條件好的情況下，返回到地面的信號能實(shí)時顯示圖像，可以將井下的真實(shí)情況反饋到地面，檢測人員可以實(shí)時地觀察到鉆孔里的巖芯實(shí)況。

3 工程測試成果

3.1 自然電位測試成果

本次測試工作布置：沿防滲墻前2 m、防滲墻后2 m各布一條測試剖面，測試成果見圖1、圖2。

圖1 防滲墻0+070～0+165樁號段測試成果

圖2 防滲墻0+070～0+165樁號段測試成果

防滲墻前2 m測線沿防滲墻前2 m由北向南布置，由圖1 可知，自然電位值整體在0 左右，在樁號0+113～0+139段出現(xiàn)低值異常，特別在樁號0+113～0+128 段出現(xiàn)明顯的低值異常，推測為疑似滲漏帶；在樁號0+161～0+230 段出現(xiàn)低值異常，特別在樁號0+161～0+185段和樁號0+200～0+230段出現(xiàn)明顯的低值異常，推測為疑似滲漏帶；其余樁號段測試無明顯異常。

防滲墻后2 m測線沿防滲墻后2 m由北向南布置，由圖2 可知，自然電位值整體為負(fù)值，在-10 左右。在樁號0+113～0+139段出現(xiàn)低值異常，特別在樁號0+113～0+128段出現(xiàn)明顯的低值異常，推測為疑似滲漏帶；在樁號0+161～0+223 段出現(xiàn)低值異常，特別在樁號0+161～0+185段和樁號0+200～0+223段出現(xiàn)明顯的低值異常，推測為疑似滲漏帶。

3.2 高密度電法測試成果

該剖面沿防滲墻由北向南布置，高密度電法反演推斷成果圖見圖3。由圖3可知，在樁號0+113～0+139 段，有一相對低阻異常，推測為疑似滲漏帶；在樁號0+200～0+223 段，有一相對低阻異常，推測為疑似滲漏帶。

3.3 超聲波對穿測試成果

通過對防滲墻自然電位資料的分析，在不破壞墻體的前提下，利用墻體上原有的灌漿預(yù)埋管進(jìn)行了超聲波對穿測試。選取了對等鉆孔1#～2#（防滲墻樁號0+226～0+228，設(shè)計(jì)防滲墻體與基巖接觸面在29 m）、鉆孔3#～4#（防滲墻樁號0+214～0+216，設(shè)計(jì)防滲墻體與基巖接觸面在30 m）、鉆孔5#～6#（防滲墻樁號0+187.6～0+189.6，設(shè)計(jì)防滲墻體與基巖接觸面在36 m）3組鉆孔進(jìn)行了超聲波對穿測試。通過測試對穿鉆孔之間的墻體（巖體）縱波速度，來判斷防滲墻的質(zhì)量，對穿測試成果表見表1。

圖3 沿防滲墻高密度電法測試成果

表1 防滲墻聲波對穿測試成果表

3.4 井下電視測試成果

為驗(yàn)證滲漏部位是否存在，通過對防滲墻聲波對穿資料的分析，選取5#孔進(jìn)行井下電視成圖。部分測試結(jié)果見圖4。

由圖4 電視圖像可見，孔深0～36.0 m 為混凝土，完整性較好；36.0～37.2 m為混凝土和基巖的接觸帶，空隙較大，通過鏡頭可見局部有水流涌動；37.2 m 以下為較完整的基巖，基本與聲波對穿成果一致。

圖4 5#鉆孔井下電視部分測試成果

4 結(jié)論及總結(jié)

綜合物探測試成果如下：①所測防滲墻墻體完整、均一性較好；②所測試段防滲墻與基巖接觸面均存在不同程度接觸不密實(shí)，是防滲墻后涌水的主要原因。

為保證工程的質(zhì)量，對防滲墻與巖體接觸面進(jìn)行灌漿處理。經(jīng)灌漿處理3 個月后，大壩下游150 m處的一片林帶全部枯萎（見圖5）。

通過本次工程的測試及驗(yàn)證結(jié)果，可見單一的物探方法可以大致圈定滲漏的范圍，但不能準(zhǔn)確地定位滲漏具體部位，不利于對滲漏原因的分析和后續(xù)處理方案的制定；而綜合物探可以利用多種手段，從不同的角度在縱向和橫向上同時圈定異常的范圍，可以低成本高效地解決工程建設(shè)中遇到的類似問題，為類似工程提供參考。

圖5 防滲墻灌漿處理后下游林帶枯萎圖