復雜地質條件下深埋防滲墻地震影像的識別

彭皖生 李春燕

（安徽省水利部淮河水利委員會 水利科學研究院 蚌埠 233000）

復雜地質條件下深埋防滲墻地震影像的識別

彭皖生 李春燕

（安徽省水利部淮河水利委員會 水利科學研究院 蚌埠 233000）

在已建堤防上建防滲墻往往埋置有一定的深度，即防滲墻檢測時堤防已回填，無法直接在墻體上檢測。根據現狀，用地震影像方法檢測其連續性時，由于上覆土土質變化的影響，造成了墻體時域圖形的變異，易誤判。論文結合工程實例，對地震影像檢測深埋防滲墻提出補充檢測方法，以便增加識別的正確性。

地震影像；土工試驗；土質

1 引言

某工程位于六安市霍邱縣和阜陽市潁上縣境內，壩體為均質土壩，填筑土質以重粉質壤土為主，平均壩高12m，壩頂寬度15m。自建成至檢測時已有數十年，由于歷史原因，建壩質量稍有缺陷，壩體因人類、自然長時間活動，缺乏正常管理、維護措施，破壞嚴重。為增強防洪能力，設計在壩體內建一混凝土防滲墻，防滲墻頂埋深5m左右（距堤頂）。為查明該防滲墻的連續性和均勻性，使用高密度多波列地震影像對其進行工程物探抽檢。

檢測時在堤頂放出防滲墻軸線，然后沿軸線布置檢測剖面。物探震源采用10kg重錘單次激發，接收檢波器選擇10Hz，儀器采用SWS-1G型多功能面波儀。

2 檢測依據

檢測工作均依據國家或行業部門頒布的《水利水電工程物探規程》SL326-2005、《土工試驗規程》SL237-1999等現行標準、規程、規范執行。

3 工程物探

3.1 原理

高密度多波列地震影像法屬彈性波范疇，是彈性波的一種，是近年來發展的一種新的工程物探方法，它以固定偏移距激發寬頻帶彈性波，以共偏移距觀察方式，近炮點、寬頻帶、快速、高密度采集多波列彈性波影像。其所接收到的信息中含有直達波、面波、來自地下不均地質體的繞射波、反射波及體波與面波、面波不同振階的轉換波等，信息量十分豐富。其中面波是沿介質的表面傳播，高頻波傳入地下的深度小，低頻波傳入地下的深度大，改變激振器的震動頻率，就可探測不同深度的地層；其橫波分量在土中的傳播速度與土的土質、密度有關，而與含水量無關，密度越大，傳播速度越快。

利用地震影像這個特征，選用單次激發不同頻率震源，進行共偏移距接收、采集數據。原理示意見圖1。

工作中首先進行試驗，選擇最佳的偏移距和觀察系統，最有效地采集面波數據，經試驗比較，選擇偏移距10m，道距1.0m。

3.2 資料解釋

圖2、圖3是檢測段兩段高密度多波列地震影像圖[1]，水平軸是樁號軸，垂直軸是時間軸。

表1 土工試驗成果表

圖2中顯示，所接收的土體信息中的直達波、面波、轉換波等在時域窗口中同相軸走向基本一致（上部黑白相間4組連續水平線條），平行堤軸線方向，且水平方向波形的波至時間、波形寬度和振幅無明顯變化，墻底反映明顯（下部黑白相間2組連續水平線條），說明連續性較好，無異常變化。

圖3中顯示，所接收到的土體信息中直達波在該段的前、后部皆形象地近水平，但在中間則不明顯，說明該檢測段沿堤線可能有變異；防滲墻體頂面直達波（黑白相間水平條紋）顯示明顯，有起伏現象，防滲墻體頂面直達波以下墻體在時間軸上約在200～400ms之間，整個墻體波形顯示同相軸走向一致，無分叉、繞射形態，說明該段防滲墻體在水平方向上連續性較好，縱深方向上亦較均勻，沒發現搭接脫離現象。但在5＋400左右，同相軸在時間軸上較其他段有明顯滯后現象，經與堤頂直達波（波在堤頂傳播的首波，見圖形）的反映相對比，其有共同特性即下凹特征，解釋為該處異常。

為了解該處異常原因，在異常處（樁號5＋400）從堤頂開挖一探井，探井深度達到防滲墻頂面以下約1m，經現場觀察，已開挖出來的防滲墻部分整體均勻，強度較高，無漏搭、彎沉、裂縫現象。為此，沿探井深度方向上分別在距離防滲墻頂上0.5m、1.5m、3.5m 三 處 各取原狀土樣一個，同時在堤頂樁號5＋350、5+250處各取原狀土樣一個，計原狀土樣5個。室內就現場所取5個土樣進行土的密度、液塑限試驗，試驗成果見表1。

從表1可以看出，樁號5＋400處堤身填土為低液限粘土，該堤段其他部位為低液限粉土；且由面波速度公式 Vr=（18.43-6.2e）σ0.25[1]可以得出，面波速度與土體的孔隙比e相關，孔隙比e=（Gs/ρd）-1，在相同壓實度下，即 ρd相同，Gs大，則孔隙比e大，面波速度相對較小。低液限粘土的Gs=2.72～2.74（g/cm3），低液限粉土的Gs=2.70～2.72（g/cm3）。故面波波形同相軸在時域圖（影像圖）中較其他段有所滯后，是由于面波在相同壓實度下粘土中傳播速度小于粉土所致。

4 結論

在工程物探檢測中對于檢測發現的異常現象，用純物探知識判別有可能出現誤判。以該工程為例，開始認為該段防滲墻體質量可能有變化，忽略了其上部填土的變化，后經開挖驗證及工程調研，發現土堤在施工時使用了不同土料場的土，因此造成了填土密度、土質均勻性的變化，從而影響了其下埋一定深度被探測物的變化。因此，在探測一定埋深物的連續性、均勻性時，要考慮其上覆土的土質性質及其延長段土質的變化，為正確進行物探判別提供參考依據

[1]《工程地質手冊》.中國建筑工業出版社.

彭皖生（1963-），男，工程師，主要從事工程檢測和水利工程監理工作。

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