论文部分内容阅读
一、网络并行电法探测原理
直流电法探测是以探测区域的电性差异为基础的,由于构成基岩的岩石与其上的松散层介质存在较大的电性差异,因此可以采用电法探测技术划分出测线下方基岩界面的展布情况。传统电法勘探有电测深、电剖面和高密度电法技术,本次探测中采用的是网络并行电法技术。
并行电法是在高密度电法勘探基础之上发展起来的一种新技术。它既具有集电测深和电剖面法于一体的多装置、多极距的高密度组合功能;同时,还具有多次覆盖叠加的优势,大侧向探测距离为电极控制段的长度。由于采用网络并行技术,在数据采集时具有同时性和瞬时性,使得电法图像更加真实合理,大大提高了视电阻率的时间分辨率。
并行电法仪是智能电极与网络系统的结合,实现了网络并行电法勘探,完全类似于地震勘探的数据采集功能,从而大大降低了电法数据的采集成本。根据电极观测装置的不同,网络并行电法数据采集方式分为两种:AM法和ABM法。这两种方法供电采集电位数据如图1所示。
二、网络并行电法在仰峰水库渗漏探测中的应用
1、工程概况
仰峰水库集雨面积2.4km2,总库容22.4万m3,相应水位为127.25m,正常库容17万m3,相应水位为126.0m。是一座以灌溉为主的小(二)型水库。大坝为粘土心墙砂壳坝,最大坝高12.88m,坝顶宽4m,坝顶长145m。溢洪道位于坝左侧,为正槽宽顶堰,进口净宽25.5m,堰顶高程为126.0m。
水库于1964年11月开始清基动工兴建,至1965年5月完工。水库建成后第二年在右坝头、坝身及坝址均发现渗漏,1986年在右坝头进行钻孔灌浆处理,后又进行套井回填处理,1993年在大坝中段和左坝头又发现漏水,1994年春进行套井回填处理,1995年大坝中部坝址和左坝头菜园山坡下漏水,1997年冬进行水泥灌浆处理,1999年对大坝坝基进行灌浆处理。2013年,对溢流堰堰基及与左坝头接触部位进行了灌浆处理。
经过数次除险加固措施后大坝坝基渗漏范围有较明显的减少,现状大坝下游马道左坝脚及消力池位置坝脚存在明显渗漏点。大坝下游马道左坝脚渗漏点表现为库水位较低时不明显,当库水位较高时出现漏水,2013年灌浆后漏水量明显减少。消力池位置坝脚渗漏带经年有水渗漏,经过现场量测,该渗漏带漏水量约为0.832(L/S)。
2、勘探目的
本次勘探主要目的是查明坝体漏水原因,为水库大坝除险加固提供地质资料及依据。
3、电法测线布置及数据采集分析
(1)测线布置及设备使用
本次在大坝共布置并行电法测线3条(详见电法测线平面布置图)。测线CX1沿坝顶轴线布置,电极距为2.5m,起点位于溢洪道右边墙,坝体段测线长度为140m;测线CX2位于下游坝坡,距坝顶斜长为5m,与测线CX1高差约2.2m、水平距离7m,电极距为2.5m,坝体段测线长度为140m;测线CX3沿溢洪道进口横向布置并延伸至上游坝坡,电极距为1m,测线长度为60m。
本次电法勘测主要使用设备为:①NPEI-DHZI-1网络并行电法勘探系统1台;②NPEI-DHZI-2电源模块1台;③电法大线(极距为1m)1根,线缆总长69m;④电法大线(极距为2.5m)1根,线缆总长163.5m;⑤笔记本电脑1台。
(2)数据采集及分析
根据坝体纵向视电阻率剖面(图2所示),测线CX1与CX2成果具有很好的连续性,大坝右坝段坝体(踏步向右10m左右)相对左坝段视电阻率明显偏低;根据反演后的真电阻率剖面(图3所示),坝顶轴线桩号65~85m,90~120m范围,深度5~15m左右存在低阻异常区,可能存在局部渗漏。
溢洪道进口目前刚刚完成帷幕灌浆处理,电阻率剖面反映距左边墙5~17m段范围,深度2~4m左右存在低阻异常区,可能与局部水泥浆液未固结或仍存在局部渗漏有关。
電法是通过介质的电性差异反映各种岩土体的物性差异,低阻异常区一般可解译为渗漏薄弱区,发生渗漏隐患的可能性较大。为进一步确认隐患,可对低阻异常区进行钻孔探查,通过钻孔完整取芯、现场注水试验,进一步探明渗漏薄弱区。
4、低阻异常区的补充勘探
通过前期网络并行电法探测技术,分析出了仰峰水库相对低阻异常区,基本确定了大坝防渗薄弱带。后期,为了验证物探成果,彻底查明大坝渗漏原因,仰峰水库在低阻异常区进行了补充勘探。主要采取钻孔勘探,辅助以探坑、埋设测压管等勘察方法,通过注水试验及一定时期测压管水位观测分析大坝的渗流状态,最后得出综合结论。
5、勘察结论和建议
通过前期网络并行电法物探,加上后期在低阻异常重点地段进行补充勘探,仰峰水库的漏水主要原因得以确认。
建议在后期的水库除险加固中采取垂直砼防渗墙处理坝体、坝基和堰基,但施工时应注意坝基含粘性土碎石层坍孔问题。或者坝体采用套井,坝基覆盖层采用超细水泥粘土灌浆、坝基岩体利用帷幕灌浆,局部渗漏严重地段采用双排加强处理。
三、经验总结
在水库大坝渗漏探测中,通过网络并行电法的应用,可以在较短时间内快速确定大坝防渗薄弱带,为后期钻孔勘探指明了方向,减少了不必要的盲目勘探。和传统的钻孔勘探方法相比,网络并行电法在探测水库渗漏工作中具有速度快、周期短、定位准、投资省的特点,非常具有推广价值。
直流电法探测是以探测区域的电性差异为基础的,由于构成基岩的岩石与其上的松散层介质存在较大的电性差异,因此可以采用电法探测技术划分出测线下方基岩界面的展布情况。传统电法勘探有电测深、电剖面和高密度电法技术,本次探测中采用的是网络并行电法技术。
并行电法是在高密度电法勘探基础之上发展起来的一种新技术。它既具有集电测深和电剖面法于一体的多装置、多极距的高密度组合功能;同时,还具有多次覆盖叠加的优势,大侧向探测距离为电极控制段的长度。由于采用网络并行技术,在数据采集时具有同时性和瞬时性,使得电法图像更加真实合理,大大提高了视电阻率的时间分辨率。
并行电法仪是智能电极与网络系统的结合,实现了网络并行电法勘探,完全类似于地震勘探的数据采集功能,从而大大降低了电法数据的采集成本。根据电极观测装置的不同,网络并行电法数据采集方式分为两种:AM法和ABM法。这两种方法供电采集电位数据如图1所示。
二、网络并行电法在仰峰水库渗漏探测中的应用
1、工程概况
仰峰水库集雨面积2.4km2,总库容22.4万m3,相应水位为127.25m,正常库容17万m3,相应水位为126.0m。是一座以灌溉为主的小(二)型水库。大坝为粘土心墙砂壳坝,最大坝高12.88m,坝顶宽4m,坝顶长145m。溢洪道位于坝左侧,为正槽宽顶堰,进口净宽25.5m,堰顶高程为126.0m。
水库于1964年11月开始清基动工兴建,至1965年5月完工。水库建成后第二年在右坝头、坝身及坝址均发现渗漏,1986年在右坝头进行钻孔灌浆处理,后又进行套井回填处理,1993年在大坝中段和左坝头又发现漏水,1994年春进行套井回填处理,1995年大坝中部坝址和左坝头菜园山坡下漏水,1997年冬进行水泥灌浆处理,1999年对大坝坝基进行灌浆处理。2013年,对溢流堰堰基及与左坝头接触部位进行了灌浆处理。
经过数次除险加固措施后大坝坝基渗漏范围有较明显的减少,现状大坝下游马道左坝脚及消力池位置坝脚存在明显渗漏点。大坝下游马道左坝脚渗漏点表现为库水位较低时不明显,当库水位较高时出现漏水,2013年灌浆后漏水量明显减少。消力池位置坝脚渗漏带经年有水渗漏,经过现场量测,该渗漏带漏水量约为0.832(L/S)。
2、勘探目的
本次勘探主要目的是查明坝体漏水原因,为水库大坝除险加固提供地质资料及依据。
3、电法测线布置及数据采集分析
(1)测线布置及设备使用
本次在大坝共布置并行电法测线3条(详见电法测线平面布置图)。测线CX1沿坝顶轴线布置,电极距为2.5m,起点位于溢洪道右边墙,坝体段测线长度为140m;测线CX2位于下游坝坡,距坝顶斜长为5m,与测线CX1高差约2.2m、水平距离7m,电极距为2.5m,坝体段测线长度为140m;测线CX3沿溢洪道进口横向布置并延伸至上游坝坡,电极距为1m,测线长度为60m。
本次电法勘测主要使用设备为:①NPEI-DHZI-1网络并行电法勘探系统1台;②NPEI-DHZI-2电源模块1台;③电法大线(极距为1m)1根,线缆总长69m;④电法大线(极距为2.5m)1根,线缆总长163.5m;⑤笔记本电脑1台。
(2)数据采集及分析
根据坝体纵向视电阻率剖面(图2所示),测线CX1与CX2成果具有很好的连续性,大坝右坝段坝体(踏步向右10m左右)相对左坝段视电阻率明显偏低;根据反演后的真电阻率剖面(图3所示),坝顶轴线桩号65~85m,90~120m范围,深度5~15m左右存在低阻异常区,可能存在局部渗漏。
溢洪道进口目前刚刚完成帷幕灌浆处理,电阻率剖面反映距左边墙5~17m段范围,深度2~4m左右存在低阻异常区,可能与局部水泥浆液未固结或仍存在局部渗漏有关。
電法是通过介质的电性差异反映各种岩土体的物性差异,低阻异常区一般可解译为渗漏薄弱区,发生渗漏隐患的可能性较大。为进一步确认隐患,可对低阻异常区进行钻孔探查,通过钻孔完整取芯、现场注水试验,进一步探明渗漏薄弱区。
4、低阻异常区的补充勘探
通过前期网络并行电法探测技术,分析出了仰峰水库相对低阻异常区,基本确定了大坝防渗薄弱带。后期,为了验证物探成果,彻底查明大坝渗漏原因,仰峰水库在低阻异常区进行了补充勘探。主要采取钻孔勘探,辅助以探坑、埋设测压管等勘察方法,通过注水试验及一定时期测压管水位观测分析大坝的渗流状态,最后得出综合结论。
5、勘察结论和建议
通过前期网络并行电法物探,加上后期在低阻异常重点地段进行补充勘探,仰峰水库的漏水主要原因得以确认。
建议在后期的水库除险加固中采取垂直砼防渗墙处理坝体、坝基和堰基,但施工时应注意坝基含粘性土碎石层坍孔问题。或者坝体采用套井,坝基覆盖层采用超细水泥粘土灌浆、坝基岩体利用帷幕灌浆,局部渗漏严重地段采用双排加强处理。
三、经验总结
在水库大坝渗漏探测中,通过网络并行电法的应用,可以在较短时间内快速确定大坝防渗薄弱带,为后期钻孔勘探指明了方向,减少了不必要的盲目勘探。和传统的钻孔勘探方法相比,网络并行电法在探测水库渗漏工作中具有速度快、周期短、定位准、投资省的特点,非常具有推广价值。