综合物探法在水库大坝渗漏探测中的应用与展望

任 众

（沈阳兴禹水利建设工程质量检测有限公司，辽宁 沈阳 110006）

受坝体和坝基所处地质条件和水动力条件的影响，堤坝渗漏成为水利工程中破坏强度最大的地质灾害之一。在实际施工中对坝体和坝基渗漏点进行处理前，应先查明施工体渗漏的具体情况，例如渗漏量大小、渗漏影响区域等等。我国当前测量渗漏情况时采用较多的探测方法为钻孔取样、人工巡查、地球物理探测等，但这些方法在测量堤坝渗漏的发展情况方面并不准确。由于物探方法存在多解性，且单一的物探方法容易受到地质条件的影响，不能解决所有的问题，精度难以取得满意的效果，而综合物探方法有着高效率、高密度、低成本的特点，可以有效地弥补这一不足，成为工程勘探中的重要方法，在工程基础勘探中发挥着重要作用。

1 综合物探法

综合物探法是通过两种或以上的物探方法对同一个工程的同一测区进行勘探，分析测量所得的各种数据，得到一定结论。其遵循的方法一般是：收集勘探地区的资料——分析——实地考察——确定工作的范围和工作方式。组合过程应选取物性参数不同的几种物探方法进行合作，从而使得勘测结果具有多样性，从不同角度更加全面的来表现探测标的；同时，探测深度选取应遵循“深浅结合”的原则，即应该选取探测精度高与深度浅的方法进行组合或选取探测精度低与深度相对较大的方法进行组合，这样可以使探测所得到的信息更加丰富，更加全面，对工程的解释效果也更彻底、精确[1]。因此，综合物探法可以有效地提高地质解释精度和提高物探成果的分析质量。

2 综合物探法优势

综合物探法“深浅相结合”的组合方式可以使所选勘探方法发挥各自的优势，以达到相互补充的目的，从而提高探测工程的效果和解释精度。同时，综合物探法在选择组成方法时应尽量选结合所要探测工程的实际情况选择具有不同物性参数的方法，弥补单一物探法的不足[2]。

（1）探测效率高。综合物探方法在工程基础勘探中可以有效地完成勘测工程的诸多工作，例如工程基础勘测、地质测绘、断面监测等，更好地实现对工程的勘察监测。此外，由于单一物探法的参数各不相同，适用范围也有所差异，因此，综合物探法不仅在勘测工程工具有较高的可靠性，还具有耗时短，工作效率较高的特点。

（2）准确度高。工程基础勘探之中，综合物探法可以有效降低勘测误差。例如在对实际工程中的同一个平面位置进行勘探时，其准确度非常高，勘测产生的误差一般会控制在几厘米范围内。

（3）勘测探入深度小。传统的地质勘探方法或单一的勘探方法在对工程进行勘察时，其探入深度通常要保证小于100 m，而综合物探法只需要探入几十米便可以获取较为准确的地质数据，高质量的完成工程勘测任务。

3 综合物探法工作原理

物探技术主要是依靠专业的勘探设备向勘察目标发射工程相关信号，并由专业设备接收由于介质异常而被返回的信息，并对这些被返回的信号结合相关资料进行识别与分析，根据信号所展现的传播特征判断介质体的特性[3]。探地雷达技术工作原理见图1。

图1 探地雷达技术工作原理

4 常见几种综合物探法

4.1 高密度电阻率法

高密度电阻率法是基于地球土壤地质中各成分介质之间的导电性能的不同而开发的一种阵列勘探方法，以岩土导电性能差异为基础人工施加稳定电流场，研究地下介质中传导电流的分布规律。野外测量过程的勘测流程为：将全部电极布置在观测断面的各个勘测点——利用微机工程电测仪和程控电极转换装置对数据进行快速、自动采集传输——利用微机接受测量结果——对数据进行处理——根据数据处理结果，给出有关地电断面分布的各种图示结果。实际工程探测过程中通常需要借助一些装置来完成勘探工作，如温纳微分装置、温纳偶级装置、温纳三级装置以及温纳对称四级装置等。为保证勘探结果的准确性，在勘测过程中应结合工程所处的环境条件进行设备选择[4]。

高密度电阻率法勘探准确度高，采集数据量大，可以使得勘测工程获取到丰富的勘探目标信息资源，比较适合应用在划分地层、勘探断层等工作中。其次，对空洞等危险工程基础也具有相对较好的勘探效果。图2为高密度电阻率测量仪。

图2 高密度电阻率测量仪

4.2 浅层地震反射法

浅层地震反射法的主要工作原理是：结合物理及地理等有关知识理论，促使浅层地表产生轻微的震动——依据振动幅度及波频等反映的信息对地质组成成分进行测量、分析——得出可靠性及精准性较高的工程基础勘探结果。浅层地表振动勘测可通过采取爆炸等人工办法完成对工程的勘探工作，可以获得具有非常高分辨性的数据，能够更加直观地反映地下及地面的起伏形态和实际状况，从而为工程施工方案提供较为可靠的设计依据。根据以往工程实例及经验，对于基岩埋深较深和地质密度存在较大差异的勘测工程浅层地震反射法具有较好的勘测效果。图3为浅层地震反射仪。

图3 浅层地震反射仪

4.3 探测雷达法

随着科技的不断突飞猛进，工程基础勘探技术也变得越来越现代化，各种工程勘探技术层出不穷，其中最为典型的就是雷达勘探技术。基于不同物质所产生的电磁波段有所差异，雷达探测勘探技术能够实现对物质的准确勘察，其不但可以用于现在的导航工作，而且还可以对未知的地质状况及地下结构进行勘探。探测雷达的主要工作原理是：利用电高频电磁波形成脉冲——脉冲顺着天线进入地下——不同物质的反射信号被传回——探测雷达的其他部分接收反射回来的信号——根据对反射回来的信息进行分析，判断出勘测区域的地下结构及地质成分，实现对工程基础的勘测。雷达探测方法主要用于分析与勘探垂直分布的工程基础地层，能够探测的位置通常较浅。

5 综合物探法发展趋势

（1）物探技术发展。探测技术工程涉及的地质和探测的问题是未来发展的重要问题，其中使用最为频繁的是多波理论和物理波场等。而瑞雷波是根据具有弹性的波普向超声波频率进行扩展，电磁波普一般使用纯直流，范围拓展到雷达波，是更加活跃大地电磁电导率剖面法、地震映像法、高密度电阻率法、陆地声纳法等探测数据的快捷连续自动采集技术。

（2）物探设备发展。复杂地质条件的勘测仪器设备必须具备防震、防尘、防潮等特点，并要求其智能化程度不断增强、可以捕捉较大动态范围的长远信号。因此，勘测仪器将会从单一化的专用仪器逐渐发展为多功能化仪器。

6 结语

工程项目施工前需要对施工区域进行基础勘察，依据勘察结果准确反映出施工区域的地质情况，为工程设计和施工提供可靠依据。而采用单一的物探技术，准确性比较低。所以，可以使用综合物探方法来提高物探信息资料的可靠性和准确性。在实际运用中，选择合适的组合方式将综合物探法应用于工程基础勘探工作中，不但可以使采集探测区段地质信息的方法变得更加多样化，而且可以将探测失误率降到最低，保证工程项目施工安全顺利实施。