高密度电法在水库大坝渗漏探测中的应用

2019-01-23郭凯

中国煤炭地质 2018年12期

郭凯

(中煤地质集团有限公司上海分公司，上海 200135)

大坝作为重要的防水建筑物，在防洪抗灾、防海水入侵等综合利用中起着非常重要的作用。它的安全一直备受关注和重视。因此加强大坝安全防范工作，特别是加强大坝的渗漏探测及除险加固等是十分必要的，高密度电阻率法因对水比较敏感，常被应用于坝体渗漏勘察中[1-5]。

陈行水库位于上海市东部长江江堤外侧。水库呈矩形，面积135万m2。东傍新川沙河口，西连宝山湖(宝钢水库)，是上海市主要取水口之一。该水库位于浏河口下游，属长江边滩水库。

由于大坝存在渗漏，水库在2014年对大坝进行了除险加固。但加固后还存在渗漏问题。为进一步查明水库大坝渗漏位置及通道，急需进行大坝渗漏探测工作。

1 测线布置

坝体土壤、砂、砾石等第四系松散沉积物的孔隙度一般都比较高，处于饱水状态，电阻率则比较小；风化使岩石的孔隙度增加，处于饱水状态，其岩石电阻率也会降低；风化的岩浆岩裂隙发育，其电阻率大大低于新鲜岩石；坝体灌注泥浆更会将导致坝体整体电阻率存在差异。物性差异表明，大坝渗漏通道区域与围岩存在明显的(或悬殊的)电阻率差，因此本区采用高密度电法温纳装置进行探测。

工区坝体长约80m，宽约6m。为了对比注浆前后效果，本次施工分2次探测。每次探测都布设了两条高密度测线，测线点距为1.2m，2条测线间距为2m。第一次探测单条测线共布设32个电极；第二次为探测注浆效果和深层信息故相应增加了电极个数，每条测线布设68个电极，如图1所示。图中蓝色线段为第一次电极布设位置，洋红色线段为第二次电极布设位置。测线1为大坝靠近水库一侧，测线2为大坝靠近长江一侧。

图1 测线布置示意图Figure 1 A schematic diagram of survey line layout

2 资料处理

室内处理解释时首先对实测记录进行数据排列、突变点剔除、数据圆滑处理，根据测区内干扰情况设置阻尼系数，初始阻尼系数大小为0.05～0.25，对于噪音影响区，选择较大的阻尼参数。阻尼系数确定后，进行反演计算生成视电阻率剖面图像。

本次室内处理选用初始阻尼系数为0.2，最小阻尼系数为0.1。对于同一测线分段测量数据，采用高密度电法软件Res2进行分数据合并；对于分数据彼此初始电极位置不同，应用该软件进行初始电极位置重新设定。

3 资料解释

影响介质电阻率的因素主要为岩性、含水率、密实度、粒径等。对于非饱和第四系土层: 含水率、密实度越高、粒径越小, 电阻率值越低; 当含水率、粒径不变时电阻率值大小基本反映了土体密实度的变化。当均质非饱和土层中有裂缝发育时,当裂缝被空气充填、同时裂缝周围土体密实度必然相对降低, 此时裂缝在电阻率剖面上反映为高阻异常带。当裂缝被水充填时，裂缝含水率变大，此时裂缝在电阻率剖面上反应为低阻异常带。

图2是两次进行探测时测线1(靠近水库一侧)的高密度电法反演电阻率剖面图。对图2a视电阻率剖面分析可以发现, 1m以上地层电阻率大于90Ω·m，对应坝体表层水泥层和砂砾石层；下部堤身填筑土电阻率为15～50Ω·m。但在测线36～46.8m段及26.4～28.8m段出现两组比较明显的低阻异常带。在两组低阻异常带对应坝堤表面相应位置没有出现明显裂缝，根据物性条件推断该位置对应的堤坝存在渗漏问题，导致该段土体含水量增高。其中图2b是对36～46.8m段异常段进行注浆处理后的反演电阻率剖面，能够发现37.2m～44.4m段异常范围明显变小，证明注浆效果明显。

图3是测线2(靠近长江一侧)的2次高密度电法探测反演电阻率剖面图。从图3a可以看出，坝体表层水泥层和砂砾石层与下部堤身填筑土的电阻率与测线1基本相同，但在测线45.6～49.2m段及26.2～39.6m段也出现两组相对低阻异常带。在两组低阻异常带对应坝堤表面相应位置没有出现明显裂缝。测线33.6～34.8m段出现明显低阻异常，推断该位置对应的堤坝部分存在渗漏问题。其中图3b是对33.6～34.8m段异常段进行注浆处理后进行反演的电阻率剖面，能够发现注浆点段异常明显变小，证明注浆效果明显。