为充分发挥我国水资源空间优势,优化电力供给方案,调节自然生态,在全国范围内大力开发各类型水利枢纽。建设项目渗漏、塌方等病害问题,对实际工程效果产生了一定负面影响,为此如何查明及治理水库坝体安全隐患尤为重要[1-2]。据江西省水利厅统计,已建成水库1.08万座,现存水库大多始建于20世纪70~80年代,受财力、物力以及技术限制,主体工程使用年限或低于设计年限,设备老化严重,存在一定安全隐患,严重影响水库水利效益。防渗墙广泛应用于各大坝水库,对于坝体的渗漏问题具有重要作用[3]。查明水库防渗墙完整性,对于防洪减灾工程具有巨大贡献。近年来物探法逐渐得到推广。雷卫佳等[4]利用高密度电法测定防渗墙,判定防渗墙埋深。郭成超等[5]利用高密度电法较为准确地检测出高聚物防渗墙的具体缺陷位置。邹丹等[6]利用探地雷达法对塑性混凝土防渗墙质量进行精准无损检测。杜林等[7]通过探地雷达法检测高喷防渗墙质量,都证实探地雷达法具有检测精度较高、无损且有效可行等优点。马若龙等[8]、董亚等[9]、赵培龙等[10]分别利用自然电位法、地震映像法、电阻率CT法等物探方法对防渗墙进行质量检测,都取得了一定效果。文章通过高密度电阻率对比法对防渗墙完整性进行探测,利用电阻率CT法检测防渗墙的入岩深度,经蓄水验证,物探成果与实际情况反馈基本一致。1物探技术方法1.1高密度电阻率对比法通过无墙实验确定注水后的检测间隔时间,在检测工区内无墙位置处施工一个钻孔,钻孔各项参数与电阻率CT钻孔参数一致,在距钻孔2 m位置布置一条高密度电法测线,测试一组电阻率背景值。测试完成后向孔内注入饱和盐水,并保持水头高度与地面一致。每隔半小时测试一组电阻率值,进行成图,确定盐水的渗透导致电阻率值的变化情况。经测试,3 h后剖面中电阻率值达到最低且保持稳定,为保证盐水在地层中的充分渗透,现场注水时间可延长至5 h。操作流程:①在防渗墙的一侧布置一条测线,测量测线下方初始电阻率背景值,实际工程中,测线总长不小于墙体埋深的三倍;②初始电阻率背景值采集完成后在防渗墙另一侧施工钻孔,钻孔最大深度大于墙体埋深约1 m;③成孔后经PVC花管护孔和洗孔等操作后,向钻孔中注入饱和盐水,使盐水液面与地面保持高度一致,钻孔内注入盐水3~5 h(或可延长时间),保证盐水充分下渗和扩散;④在测量初始电阻率背景值的同一位置,进行一次电阻率剖面的测量,电阻率对比法测试布置如图1所示;图1电阻率对比法测试布置10.19301/j.cnki.zncs.2023.02.005.F1a1(a)探测系统俯视10.19301/j.cnki.zncs.2023.02.005.F1a2(b)检测区域⑤利用注水前后电阻率差值与初始电阻率背景值比值,确定电阻率变化率λ,当防渗墙完整性正常情况下,λ基本不变,λ过大说明测试区域存在渗漏。电阻率变化率计算:λ=ρs(注水前)-ρs(注水后)ρs(注水前)×100% (1)1.2电阻率CT法电阻率CT法[11](如图2所示)利用地质异常体与围岩之间的电阻率差异对异常体进行定位,文章主要利用电阻率CT法探测防渗墙埋深,通过放入钻孔的电极,测量地下电阻率,电极在钻孔中更接近探测目标,可以减少地面干扰因素对数据的影响,有效提高探测精度。电阻率CT法主要应用于探测城市交通轨道工程[12-14]、孤石[15-16]、桥梁工程[17]、岩溶[18-19]等。防渗墙材质通常为混凝土,相比于一般土层,电阻率更高,当防渗墙墙体中存在裂隙或破损时,裂隙或破损位置充入水和泥沙,在电阻率剖面中呈现低阻,当防渗墙未入岩时,未入岩部分由原状土充填,与墙体之间存在电阻率差异,通过观察防渗墙底部电阻率,可判断墙体是否入岩。10.19301/j.cnki.zncs.2023.02.005.F002图2电阻率CT法2工程样例2.1工程背景井冈山航电枢纽工程,地处赣江中游,位于万安县与泰和县之间,坝址右岸地处万安县窑头镇,左岸在万安县韶口镇与泰和县马市镇的交界点处,是一座集航运与发电等功能为一体的航电枢纽工程[20]。为检测防渗墙施工质量,保证工程安全,利用高密度电阻率对比法和电阻率CT法检测防渗墙完整性以及入岩深度。2.2检测范围及现场布置为保证检测能够覆盖到防渗墙埋深,检测分为两段,每段检测20 m,施工工艺及对应桩号如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.02.005.T001表1施工工艺及对应桩号试验段桩号成墙日期检测时间K2+750~K2+7702021-03-152021-10-14K2+800~K2+8202021-03-102021-10-14为检测防渗墙深度和完整性,现场检测流程:①在防渗墙一侧施工钻孔K1,K1钻孔深度比防渗墙最大深度多1 m;②在墙体另一侧的地面布置电法测线CX1,测试测线下方的电阻率背景值;③电阻率背景值测试完成后,在K1孔内注入饱和盐水,并维持水头高度与地面齐平5 h,再次测试CX1的电阻率剖面;④在防渗墙另一侧距墙体1 m处施工钻孔K2,K2与K1深度一致;⑤利用K1孔和K2孔,进行电阻率CT测试。施工钻孔成孔后要经过洗孔和PVC花管护壁处理,防止钻孔坍塌和盐水无法下渗。电阻率对比法测线参数:电极间距1.6 m,电极数48个,测线总长75.2 m,供电电压96 V。电阻率CT测试参数:电极间距0.5 m,供电电压24 V。2.3检测结果及分析(1)K2+750~K2+770段防渗墙检测。K2+750~K2+770段防渗墙检测结果如图3所示,防渗墙注水前电阻率剖面(图3a)、注水后电阻率剖面(图3b)及电阻率比值剖面(图3c),根据钻孔注水前后电阻率变化结果剖面图,检测桩号范围内前后电阻率变化率小于5%,推测墙体完整性好。图3K2+750~K2+770段防渗墙检测结果10.19301/j.cnki.zncs.2023.02.005.F3a1(a)注水前电阻率剖面10.19301/j.cnki.zncs.2023.02.005.F3a2(b)注水后电阻率剖面10.19301/j.cnki.zncs.2023.02.005.F3a3(c)电阻率比值剖面(2)K2+800~K2+820防渗墙检测。K2+800~K2+820段防渗墙检测结果如图4所示,防渗墙注水前电阻率剖面(图4a)、注水后电阻率剖面(图4b)及电阻率比值剖面(图4c),根据钻孔注水前后电阻率变化结果剖面图,检测桩号范围内前后电阻率变化率小于10%,推测墙体完整性较好。图4K2+800~K2+820防渗墙检测结果10.19301/j.cnki.zncs.2023.02.005.F4a1(a)注水前电阻率剖面10.19301/j.cnki.zncs.2023.02.005.F4a2(b)注水后电阻率剖面10.19301/j.cnki.zncs.2023.02.005.F4a3(c)电阻率比值剖面(3)K2+750~K2+770处墙体深度探测。K2+750~K2+770段电阻率CT成果如图5所示,K2+750~K2+770段电阻率CT成果两钻孔间距2.5 m,孔深18 m,图中深度0~18 m段出现高阻封闭区域,电阻率值大于200 Ω·m,为防渗墙高阻特征,下部10~18 m高阻区偏向ZK1,推测为墙底浆液扩散形态,此处基岩深度18 m,根据物探结果,防渗墙高阻特征明显,形态均匀,高阻形态触底较好,与下部基岩一体性好,深度与基岩面深度基本一致。10.19301/j.cnki.zncs.2023.02.005.F005图5K2+750~K2+770段电阻率CT成果(4)K2+800~K2+820处墙体深度探测。K2+800~K2+820段电阻率CT成果如图6所示。图中两钻孔间距2 m,孔深17.5 m,深度为1~17.5 m段出现高阻封闭区域,电阻率值大于200 Ω·m,为防渗墙高阻特征,此处基岩深度为17.5 m,根据电阻率CT成果剖面,防渗墙高阻特征明显,形态均匀,高阻形态触底较好,与下部基岩一体性好,深度与基岩面深度基本一致。所检测段防渗墙在后期的蓄水过程中,未出现质量问题,检测方法可靠性较好。10.19301/j.cnki.zncs.2023.02.005.F006图6K2+800~K2+820段电阻率CT成果3结语传统的取芯法检测防渗墙质量时,将对墙体产生破坏,在钻芯过程中易偏出墙体,导致结果不准确。物探法具有快速和无损的特征,不会对墙体产生破坏,优势明显,更适合于工程检测。高密度电阻率对比法通过在墙体一侧注入饱和盐水,在另一侧同一位置进行两次探测,并对比两次探测结果,可以准确描绘墙体周边电阻率前后变化情况,能够对防渗墙完整性进行有效判断。电阻率CT法的传感器布置在钻孔中,能够更接近于地下目标体,灵敏度高,能够准确高效探测防渗墙入岩深度。

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