将示踪法应用于小浪底主坝裂缝深度的检测

2016-05-30崔鑫杨燕代永信

水能经济 2016年3期

崔鑫　杨燕　代永信

【摘要】文章讲述了小浪底主坝前期裂缝基本情况、目前裂缝情况；讲述了将示踪剂注入坝体裂缝中，采用探地雷达技术综合监测示踪剂在裂缝中的流动状态的参数选择与具体工作过程；讲述了示踪法检测的关键技术及对选取的4个断面依次进行灌浆前和灌浆后的测线布置情况；讲述了根据各测线分析计算的深度平均值确定裂缝的实际深度检测结果。通过示踪法对小浪底主坝下游侧表层纵向裂缝的探测，基本上查明了各测试断面裂缝发育面的弯曲形态，成功地探测到坝体裂缝的底部，所测四个断面裂缝最大深度为6.8m，获得了裂缝发育的真实情况。

【关键词】小浪底主坝；示踪法；探地雷达；裂缝；检测

1、工程现状

1.1 前期裂缝基本情况

2001年发现大坝坝顶下游侧桩号D0+727 以北，距下游侧路缘石内侧40～60cm处有一条长约100m、最大开口宽度约10mm 的非连续纵向裂缝。2002年5月坝顶铺设六棱砖时，裂缝被覆盖。

2003年10月18日发现主坝下游侧桩号D0+690以北，距下游侧路缘石80～120cm处，六棱砖缝间有1条长160m、最大宽度约4mm的连续缝隙。为了进一步查明裂缝情况，2004年6月开挖了4个探坑，于2004年8月拆除了该处坝顶路面的六棱砖，发现裂缝基本平行于坝轴线，自桩号D0+130延续到桩号D0+757，长约627m

1.1.1 裂缝位置

裂缝位于坝顶下游侧，距路缘石距离为0.80～1.20m，与坝轴线基本平行。从坝体剖面可见裂缝位于坝体3 区料范围内，与防渗体的距离约6.3m。

1.1.2 裂缝深度

缝深自六棱砖面算起，4个探坑的裂缝深度分别为3.25m、2.60m、3.30m及3.90m，裂缝基本竖直。

1.1.3 裂缝宽度

在坝面沿裂缝长度方向每隔5m测量裂缝宽度，从桩号D0+225开始至桩号D0+760，共107个数据，测值范围为2～100mm，其中大于50mm的占11.2%；30～50mm的占13.1%；30mm及以下的占75.7%。桩号D0+520～D0+760段裂缝宽度较小，大多在20mm以下。

在开挖的4 个探坑中，从上而下每隔0.3m 测量裂缝宽度，直至裂缝难以辨别为止。测得最大裂缝宽度为150mm，裂缝宽度随深度增大而减小。

1.2 目前裂缝情况

1.2.1 裂缝位置

裂缝位于坝顶下游侧，距路缘石为1.0～2.0m，与坝轴线基本平行。

1.2.2 裂缝宽度

掀开六棱砖并剪开土工膜，发现在坝体回填粘土层裂缝表面最大宽度为4.2mm。继续开挖至砂砾石层，由于前期对该裂缝区域进行过处理，裂缝在后期发展中以松散砂砾石带的形式出现，其中局部夹杂脱空。

2、检测方法和关键技术

2.1 检测方法

根据主坝表层纵向裂缝的特征及所处位置的材料组成情况，引进了裂缝深度示踪法检测技术：将示踪剂注入坝体裂缝中，采用探地雷达技术综合监测示踪剂在裂缝中的流动状态，检测裂缝的發育深度。

2.2 参数选择与工作过程

本次检测使用的设备为SIR-3000 型探地雷达，配套的收-发组合一体式200MHz 和100MHz 检测天线。设备系统是时间域探地雷达系统，在检测时可实时自动显示彩色剖面记录图像。

为可靠的获取地下目标体相关信息，现场天线沿设计测线贴面连续检测，为消除天线检测速度不均对测量位置的影响，当天线移动到距离标志点时按动标记开关，以便准确控制剖面位置。所有观测数据均通过模数转换后，以数据文件的形式存放于主机。

2.3 技术关键

大坝裂缝深度示踪法检测技术是将示踪剂灌入裂缝，示踪剂为对雷达波具有强烈反射性能的液体，其对雷达波的反应与其周围介质相比具有数量级的差异。在重力或者灌入压力的作用下，示踪剂向裂缝底部流动，待示踪剂到达裂缝底部时，采用雷达对裂缝部位进行扫描检测。积存在裂缝底部的示踪剂在雷达扫描影像上有明显的显示，由此可确定裂缝底部的位置，从而得出裂缝的深度。

2.4 测线布置

沿着坝体轴线方向选取4 个测试断面进行示踪法检测，每个测试断面的位置根据坝面标识的里程桩号来标记。

每个测试断面的测线布置为灌浆前和灌浆后。灌浆前，根据坝体裂缝的外部表征，在疑似裂缝区域选取多条测线（平行于或垂直坝轴线），形成检测网格，以准确定位坝体内部裂缝的实际区域，为灌浆孔的选择提供依据。灌浆后，在灌浆孔附近垂直坝轴线布置测线，以追踪示踪材料的流向，根据各测线分析计算的深度平均值确定裂缝的实际深度。

3、结论

通过采用示踪法对小浪底主坝下游侧表层纵向裂缝的探测，利用电磁波对示踪剂的高度灵敏反应的特点，基本上查明了各测试断面裂缝发育面的弯曲形态，成功地探测到坝体裂缝的底部，获得了裂缝发育的真实深度，具体如下：

3.1 D0+705.18 测试断面

主坝下游侧表层纵向裂缝平均深度为5.20m；

3.2 D0+496.44 测试断面

主坝下游侧表层纵向裂缝平均深度为5.95m；

3.3 D0+393.18 测试断面

主坝下游侧表层纵向裂缝平均深度为6.65m；

3.4 D0+278.45 测试断面

主坝下游侧表层纵向裂缝平均深度为6.75m。

所测四个断面裂缝最大深度为6.8m。

参考文献：