综合物探技术在防渗墙渗漏隐患探测中的应用

万 海，马德富，郑茂海，董延鹏

（山东省水利科学研究院、山东省科苑水利勘察设计咨询中心，山东 济南 250014）

综合物探技术在防渗墙渗漏隐患探测中的应用

万 海，马德富，郑茂海，董延鹏

（山东省水利科学研究院、山东省科苑水利勘察设计咨询中心，山东 济南 250014）

本文通过对各种常用的物探无损探测技术方法进行分析，以工程实例探讨了综合物探技术在深厚覆盖层堤坝防渗墙渗漏隐患探测中的应用，该方法在实际工程中得到了检验，效果良好。

综合物探；深厚覆盖层；隐患探测

自20世纪末以来，病险水库除险加固工程项目陆续上马，混凝土防渗墙得到了广泛的应用，随着先进工法的不断推广，防渗墙技术愈加完善。但因水文地质的复杂多变，造成了部分堤坝防渗墙存在渗漏问题，给工程安全运行带来隐患，因此确定防渗墙隐患部位，及时和准确进行缺陷处理显得十分重要。

1 综合物探方法的选择

目前，防渗墙体缺陷无损探测方法主要采用探地雷达、地震映像和高密度电法；堤坝渗漏隐患的探测方法有自然电法、充电法、伪随机流场法和声纳渗流矢量法，而对于具有深厚覆盖层的堤坝防渗墙隐患的精准测定，依靠单一的探测方法难度较大。

探地雷达属于电磁波法，探测深度受到地下水及目标体深度限制，尤其对于掺加粉煤灰的塑性混凝土防渗墙与坝基砂卵石层的介电常数相差不大，探地雷达反应不甚敏感。超高密度电法是一种体积勘探方法，寻找防渗墙的低阻隐患受到地层本身是否分布有低阻体的影响。声纳渗流矢量法受到声源的影响较大，同时对于水体本身流速较大的情况下，探测渗漏隐患难度也相对较大。

通过对各种物探方法适用条件分析比较，确定采用自然电位法、伪随机流场法、超高密度电法和地震反射波法的综合物探技术探测防渗墙渗漏隐患位置。

2 综合物探解释

综合物探解释首先是根据堤坝渗漏探测的有效方法-自然电位法确定堤基渗漏的范围以及定性深度，其次再根据伪随机流场法验证自然电位推测的渗漏范围的可靠性。渗漏范围及定性深度确定后，将其同超高密度电法和垂直反射波法进行比较，进一步分析确定渗漏的范围和深度。自然电位法确定渗漏区域呈现负异常，伪随机流场法观测的渗漏区域为高值异常，超高密度电法剖面探测的渗水、渗漏区域呈低阻异常，但是，超高密度电法要依据地质资料排除不是因地层变化所引起异常，垂直反射波反射信号较强则显示墙体及墙底存在隐患，以江西某水利枢纽为例进行物探综合物探解释。

3 工程概况

江西某地大型水利枢纽库区防护工程堤身由黏土填筑，防渗墙混凝土等级达C15以上，防渗墙顶部填筑黏土，填土厚度2.1 m，堤基自上而下为砂壤土、圆砾和角砾层，砾石层厚度达50 m。桩号 1+400～1+869.4和 1+963.9～2+304.1段防渗墙厚 60 cm；1+869.4～1+963.9和 2+304.1～2+400 段墙厚50 cm。其中墙深50 m以上的槽段长30 m，最深52.5 m，堤防渗漏段为桩号1+400～2+400段。

1）桩号2+030～2+080段异常。图1自然电位剖面显示该段基本全为负异常，图2伪随机流场法显示该段为中等渗漏区，图3超高密度电法剖面显示桩号2+020～2+088段深度20.0～32.0 m处存在低阻异常，图垂直反射波法显示桩号2+036～2+052段墙体底部反射信号较强。综合分析，推断该段为墙底及现状堤顶以下20.0～32.0 m处存在渗漏可能。

2）桩号2+080～2+098段异常。图1自然电位剖面显示该段全为负异常，图2伪随机流场法显示该段为严重渗漏区，图3超高密度电法剖面显示桩号2+080～2+098段无低阻异常，图4垂直反射波法显示该段墙底有轻微反射信号。综合分析，该段墙底渗漏可能性较大。

3）桩号2+098～2+176段异常。图1剖面自然电法剖面显示该段为负异常，图2伪随机流场法剖面显示该段属于严重渗漏区，图3超高密度电法剖面显示该段整体呈现低阻异常，图4垂直反射波法显示该段墙底有轻微反射信号。综合分析，该段墙体及墙底均在渗漏可能性较大。

4）桩号2+186～2+202段异常。图1自然电位剖面显示桩号2+180～2+220段为负异常，图2伪随机流场法剖面显示桩号2+180～2+210段为中等渗漏区，图3超高密度电法剖面显示桩号2+160～2+220段32.0 m以上呈低阻异常，图4垂直反射波法显示桩号2+160～2+220现状堤顶25～35 m深度墙体存在隐患，墙底无明显反射信号。综合分析，推断该段墙体存在渗漏可能性较大。

5）桩号2+220～2+246段异常。图1自然电位剖面显示桩号2+220～2+247段为负异常，图2伪随机流场法剖面桩号2+220～2+246段为中等～严重渗漏区，图3超高密度电法剖面桩号2+220～2+250段无明显异常。图4垂直反射波法剖面显示桩号2+220～2+250墙底反射信号较弱。综合分析，推断墙体现状堤顶12.0～15.0 m以下存在渗漏可能性较大。

图1 堤身外侧戗台处1+900～2+400段自然电位剖面

图2 堤身外侧戗台处1+900～2+400段伪随机流场探测剖面

图3 桩号2+068～2+320段防渗墙轴线高密度电法剖面

图4 桩号2+080-2+232垂直反射波形图

4 结语

1）自然电位法和充电法能准确查明堤坝防渗墙渗漏通道的平面位置，其和伪随机流场法可以相互验证。对于堤坝防渗墙的渗漏隐患，当坝后存在渗水明流时，伪随机流场法能快速有效地查明渗漏入口位置，没有渗水明流时无法探测。

2）当在水中实施伪随机流场法探测时，在堤坝上辅助采用动态导体充电法效果更加明显；当水体流速不大、场地声源不强的环境下查找防渗墙渗漏隐患，声纳渗流矢量法会收到较好效果。

3）超高密度电法可以形象地反应地质体的细部变化，可以横向比较防渗墙体质量的变化，但在垂直方向上隐患界线判别有一定误差，隐患位置的确定需要和其他方法相结合，当地质体不均匀时易造成墙体假隐患异常。

4）深厚防渗墙隐患采用单一的物探方法无法精准确定位置，而根据隐患位置、地质条件和场地环境选择合适的综合物探技术可以精准确定堤坝防渗墙的渗漏隐患位置。

[1] 何裕盛著.地下动态导体的充电法探测［M］.北京：地质出版社，2001.

[2] 郑灿堂,万海,郑茂海.关于流场法理论的几点认识［J］.地球物理学进展.

（责任编辑 迟明春）

TV543

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1009-6159（2017）-10-0056-03

万海（1968—），男，高级工程师