堤坝隐患探测技术在内盟水利枢纽工程中的应用

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1、粗 翻 位脚 裸侧 狡 未 在内 肠 A 拢妞工 程申 的 应 用 稚琦锌 ( 内蒙水利水电 勘测设计院) 御佛 辫 ( 内 狡 河 套 灌 概总 局) 月共:当 前我区的 堤、 坝、 闸 等水工建 筑物大多老化 破报、带 病进 行。 存在着各种各样 的陇息。 因此，采用不同的 堤坝陇息 快注无幽探锐高断技术卜是分息 探侧工作的当 务之急. 这一 技 术方 法在巴 盛后翻 抽区节 喇网 工 程中 们成 劫应角， 有猎广泛的推广 价值. 二 。 。探 。，、菇 1前育 堤坝水利 枢纽等工程在 株期复 杂的自 然环境备件影响 和各种内 外 力的作用下， 其状 态随 时 都在变化、尤其在汛期高水位运

2、行时， 有可 能 产 生 多 种 多 样 的 愿 患 破 坏 炸 用 ， 堤 钡 脚 患 是 指 那 些 可 雄 造 成 姆 韧 破 坏而尚 未 被发 现的 所有 天 麟 地康 缺吩 、 整泊施 工中的 质 盆排蹄、 生物 破坏引起的 洞穴、 各种裂缝以 及建设时人为 的薄弱环节。而采用正确 的 隐患 探 测方 法是 解决 这 一问 题的 笨 镇 所 在。 过 去 提 坝 隐 A方 法 主 燕 有 趣 乒 钻 探 、 人 工 探 视 ， 但 因 其 不 能 满足快捷、精细、准确和无破损等要求，同时，钻探和人工探视对提 坝 又 有 碑 坏 性 和 局 眼 性 且 费 中 率断发 那 险 卑 ，

3、所以 无 法 全 面 推 广 应 用 近 几 年 来 。 ， 拜 N JA JA F# *技 术 里 奉 地 倾 向 研 究 无 破 报 押 样 拉 术。1 9 9 8 年特大洪水过后，地球物理勘探技术成为堤坝隐患快速无损 探 侧 的 W 雌扣 一拜 粉 9 梅 甲 家 欲 井 介 水 州卿# r 4 g 合 举 办 了堤坝隐息地球物理无损探测技术调研活动，对探测理论、技术和方 法进行了鉴定。 目 前 ， 我 区 大 多 数 水 利 工 程 多 为 土 提 和 土 柳 ， 存 在 着 各 种隐 患 问 题.而根治的最好办法是先处理好堤基的防渗层，然后用混凝土替代 现 行 的 土 提 坝 ， 这

4、 在 目 前 几 乎 是 不 可 能 的 因 此 ， 现 在 的 整 治 娜 地 说应该 是针对性韵整治。 对于我区众多的防拱堤土石坝和枢纽建 筑物 地基，必须利用高新技术手段，先期快速准确而无损伤地查出隐患， 然后针对隐患施行有目的的重点整治和处理，并及时准确地对其整治 质量作出有科学依据的评价。同时，一些平时难以察觉的细小隐患在 汛期 洪水高 水 位的 浸 泡 作用 下 有可能 使隐 患 扩大， 并 发展成 为险 情. 因 此还 必 须 考虑 长期 和定 时 的 堤 坝 观潇尚 庵. 综上所 述， 我区堤坝现状及经济条 件决定了 应用堤 坝隐患快 速无 损探 侧技术的重 要性. 而 采用何

5、种 探侧 技术方 法快速而 准确地发 现隐 患、 预报检情是今后堤坝隐患探钳工作中的重点. 2 、 方法技 术 及 应 用 条 件 堤坝隐患 无损探 侧技术主 要 分以 下 两大 类: ， ( 1 ) 传导类: 包括高备 度龟 祖率法、 一 音 然电 场法和常规电法 等。 ( Z ) 波 动 类 : 包 括 地 潇 雷 达 摊 浦 法 浅 层 地 展 法( 包 括 解 态 瑞 利 面 玻 法 、 弹 性 数 层 析 成 像 技 术 歹,., 脾 变 电 斑 法 和 f # 超 声 波 检 侧 法 . 2 . 1传导类 传导 类电 法的 理论 基 础 就是 传统的电 法勘探理 论。 工作 方法是

6、 在 堤坝表面 ( 或水上)布设电极， 通过电侧仪器观侧人工或自 然电场的 强度，分析这些电场的特点和变化规律，以达到探侧工程隐忌的目 的。 这其中 应用自 然电 场 法 Alk分折 提坝地下水渗漏隐.的 机理是: 当 地下水在土雄、砂砾石和岩石等地质体的孔隙中流动时，由于它们 的 顺粒 表面有过刹豹电 介 质离子， 吸 引溶 液中 韵异 性离子附 着于表 面， 造成流动的水体中正负离子分布不均衡， 一 从而形成 “ 过泌电 场” ， 侧 . 这 种 电 场的 大 小 及 其 变 4 规 律， 可 以 确 定 渗 漏 隐 息 的 性 质 和位 军。自 然电 场 法 对地下 水 集中 渗捧、 岩

7、 溶裂隙、 接 触漏水、 坝端 绕渗 及库 底 落水洞 等都 有 较好故 探橄效果。 应用 直流激 发极 化 法通过 人 工 电 流 场 的 激 发 作 用 ， 一稗 袂 到的 提规 岩 土 层 产 生 极 化 场， 称为 二 次 场。 在地质条 件基本一致的 情况 下， 含水A越高， 二次 场越大， 衰减 也较馒， 利用这种规律， 解释隐息的 位里和大小，它适用于坝体及坝 基 软 土 夹 层 和 提 坝 浸 润 线的 操 侧. 高 蜜 度电 阻 率 法 通 过侧 盈 垂 直 深 度 内 的 视电 限 率 ， 经 计 算 机 数 据 处 理 后， 绘 制出 彩 色 断 面( 灰 度) 图 姆

8、拐 水 位 浸 润 面) 以 上 的 吟 卑 存 在 空 气 呈 高 阻 反 映 ， 水 下 协 息 因 充 水 呈 低 电 眼 反 映 m j 律 ， 利 用 电 94 率 异 常 特 征 ， 探 翔 摄 坝 险 弃 的 性 质 和分布。高 密度电 阻 率法适 用于 娜侧提 坝裂 缝， 管涌通道、 润穴 及白 蚁洞穴等。 绮合 起来说这0方法技术 适用于土石堤坝裂越、 地下水集中 渗 流、 管 汤 通 道、 基 础 揭 水、 第 胭渗 浦、 接 触渗漏， 软 土 夹层 及白 蚁洞 . 丙 一 穴等隐息的探测，可选择一种或多种方法，确定隐患的性质、位里及 其 分布 状况， 其 特点 是工 作

9、面 广、 速 度 快、 费 角低，目 前已 广泛 运 用。 ” 波 动 类 波 动 类 的 理 论 墓 础 一 种 楚 先 奴 电 破 彼 理 论 ， 另 一 种 是 弹 性 波 理 论. 这 其中 地 质衡达 亦 称 探地雷 廷是一 种 先进的电 磁 波探测方 法， 其 利 用 高 频电 盛 波( 主 频为 数十 荃 百 兆 赫 )以 宽 撷 带 短 脉 冲 形 式， 由 地 面 通过发 射 天线 送入 地 下， 经 地下 介 质( 目 的 体) 反 射回 地 面， 被接 收 天 线所 接收， 返回 到 雷 达的 数 据 接收系 统，以 时间 辣度 剖面难 式 体 现 出 来 ， 异 常 咐

10、 挽 棋 、 位 女 在 窗 达 I 像 中 直 观 的 冉以 表 现 “ 自 前 ， 地 质 留 达 被 广 泛 应 用 于 土 体 密 实 皮 植 侧 、 公 路 质 量 检 测 、 桩 质 A 检侧、 般基础与 地墓架空结构 探裁， 落洞 探侧和地下管线探测等领 域. 瞬变电磁 法属时间 域电 磁感应方法， 其数学物理 基础是 墓于导电 介 质 在 阶 跃变 化的 激 励 磁 场 激 发 下 i f 起润 流 场的 向 越。 在向 地 下 介 质 发 射 一 次 脉 冲 截 瑞 ， 一 次 场 渭 失 后 ， 介 质 中 祸 流 场 术 会 立 即 消 失 ， 将 产 生 一 个 衰 减

11、 的 感 电 磁 场( 二 次 场 ) 、 该 二 次 场 将 反 映 地 下 介 质 的 电 性 分布 特征，由 此可 判 断地下 不均 匀 体的规 模 和电 性特征， 推断出 隐 患 的 位 ! ， 、理 深 及 产 状 。 该 方 法目 前 主 宴 用 手 4 护 坡 和 铺 益 下 伏 土 体 层 的 陇 患 探 侧 . 浅 层 地 展 勘 探 是 根 据 由 地 表 天 全 嫉 源 产 生 的 地 展 波 向 地下传播时， 遇到非均匀地质体时会产生折射波和反射波， 根据退 回 到 地 面 的 折 射 波 f t 射 披 可 以 录 敢 地 下 结 构 及 场 性 参 数( 波 速 )

12、 ， 进 而 推 断 出 不 同 岩 层 界 线 ， 松 散 体 夯 布 特 征 及 奥 项 隐 患 位 置 等 。 浅 层 一一一_一- 一 - 护 . . . . ， . . . . . . . . .一一- 地展 法 在工 程地 质 勘察中 应 甩范围 较广， 且 精 度高， 测中其主要是配合其它方法进行物性参数的定t解释 而在提坝随患探 。赴超声波质盆 检侧挂是通过洲定破的超声波彼邃值，进而获得硷力学推标值，以此 来样价和封定硷建筑物的质f0段超声波质f检侧法目 前主要应用于 堤坝破构筑物的质t检测工作。 3 ,堤坝隐患探侧技术应用实例 3 . 1巴盟总干渠第二分水枢钮 该枢妞建筑物基

13、fm建在细砂强透水层上，建设时， 地基无防渗设 计。健着水力要素指标发生重大变化及其工程老化，在运行过程中发 生了 多 次不同 程度不同部 位的建筑物捅坏， 基础隐 息间 题严盆形喃到 分水枢纽的正常运行。节制闸出现的主耍问题表现在上下游护坡有多 处裂缝和塌坑，上下游其堵及闸底板有多处裂缝，四级消力池右岸扩 展边处有一地下水橄出点，星咬射状。当时分析节侧佣行水期时上、 月种瀚水位差达5 .3 0 m，地下水集中 协流带流速较大，渗进过泌电场很 强，因此确定采用自 然电场法和离密度电阻率法探测。在节侧佣前后 共布里了 自然龟场钱制面7 条，高密度电粗率法2 条，探侧结果反映出 隆恋异常所处平面位

14、盆及走向，在节制阉 两侧分别存在着地下水集中 渗流带，属绕， 边墩接 触沙拍，该诊汤防容埋深大于m， 在1 0 3 7 . 5 m 高 程以下的细砂、中细砂强进水层中。 现已 查明的渗漏隐患是造成节制 阉工程不同部位出 现各种裂雄和场坑的主要原因。后经高喷斑浆施工 处理证实。探侧资 料分析成果是完全正确的。 3 .2巴盟总干渠第一分水枢纽 该枢纽建于1 9 5 2 年，运行已4 8 年，接近水利工程的 折旧年限邪年 标准.为了 给枢纽工程安全鉴定提供若侧资料，进行了签础隐感探钳 ( 自 然电场法和高密度电阻率法) 和建筑物闸墩、过粱硅超声波质盆 检侧工作。其中，高密度电阻率法断面1 ) 条，自

15、 然电场法部面4 条， 闸前迎水面闸墩和过梁硷超声波检侧采用平侧法和对侧法。 探测结果 表明，建筑物荃础地基无明显的地下水集中渗流带，也未发现管涌通 道，综合分析建筑物墓础地基总体上是比较稚定的，仅在节制I 闸右 岸上游距边瑞5 o处发现一独立的 存在架空结构的异常显示。而佐超 声波质检绷结果表明，建筑物闸墩硷荃体质!为尚可至优良，而闸墩 及过梁的表层 ( 保护层) 质童较差。 4 、结束语 堤垠隐患探翻技术在巴盟后套地区节制闸工程中的成功应用，在 我区各种病脸堤防工程、土石坝工程及水利枢纽工程探查工作中有着 广泛的推广意义。目前，我区有一些水利工程设施接近设计使用年 限，且大多*4 七 失修

16、，带病超负荷运行，其存在粉备种类型的隐息， 在除险 加固以 前， 必须采取 相应 和有效的 探侧方法， 查明隐息 的 性演 及其分布位置，才能对症下药，提出即合理有效又容时省费用的加固 设计方案。 总结近几年来探浦工作经验，对同一种性质的隐患应尽量采用两 种以上方法探侧，通过对比 姗盈，可以互相校毅裸撼结果，以提高裸 测的准确性。另一方面，应大力推广采用堤坝隐患快速无损探测高新 一一 一 ， ， ， ， ， ， 甲 ， ， ， 甲 . 甲 . . ， . . . . . . . . . . . . . . .一 一 l 技术， 如双频多 普勒相控阵 探地雷达三维扫描成像系统、 地展波成析 成像系统和B 型声波三维扫描成像系统等技术。 总之， 物探高新技术在我区堤坝 德患探测工作中， 有着极大的开 拓空间， 只要我们本着科学和严肃认真的 态度， 从多学科