水利工程大壩壩基勘測研究

□朱祖友（安順市水利水電勘察設計院）

1.引言

水利工程中的堤壩防滲工作非常重要，關系著工程的使用價值與壽命，更關系著人民的生命財產安全與和諧社會的構建，其也是農業的命脈，水利工程建設是國家基礎建設的重要內容。水利工程的大壩由于具有使用周期長、蓄水性良好、結構穩定等特性，故對大壩基礎要求非常嚴格，而地質的復雜性往往需要對壩基進行防滲處理，而對壩基進行防滲處理的前提需要對大壩的整體情況十分熟悉，故對大壩的勘測水平也顯得十分重要。本文對水庫大壩進行滲流勘察，采用“流場法”連通實驗，得到的結果準確的指出了大壩的缺陷之所在。

2.流場法簡介及使用的儀器

在廊道內的出水點處和庫水中同時發送一種叫做“偽隨機波形電流”的人工信號，由于湖水電阻率較低能夠導電，在一定的條件下能夠組成回路，因此“偽隨機波形電流”的信號會沿著漏水方向流動，這樣通過檢測微弱電流的儀器，在庫內存在滲漏的地方便可以檢測到電流信號，而不滲漏的地段則沒有信號或者信號很小而無法檢測到，這就是“流場法”水庫大壩查漏的基本理論原理。

在實際操作中，接收電流信號的儀器是用船裝載的，接受儀器的接收探頭被插入水中不同深度去檢測人工發出信號的分布強度和方向，通過信號的分布和方向就可以判斷滲漏的準確位置。實際作業中可以將接收探頭放到水底連續掃描，這樣可以提高探測速度。另外，為了提高靈敏度、測量精度和抗干擾性能等參數，使接受探頭盡量靠近疑似的、有較大概率的滲漏部位，這樣不論是集中滲水還是微滲漏情況都可比較準確的探測到。

實際的勘察滲漏作業中使用的儀器規格不一，本文采用的滲漏檢測儀是DB-3普通檢測儀，其主要由探頭、接收機和發送機3個部分組成。該儀器設計了可視化界面，實現了供電系統和主機一體化，自動化程度高，操作人員操作十分簡便和安全，即使是非專業人員使用該儀器也很容易對漏水區域及漏水程度做出較準確的判斷。

3.水利工程大壩

大壩是以發電為主的水利工程，還有防止洪水、航運、漁業、旅游和改善生態環境的作用，安全的大壩能夠給周邊的經濟帶來巨大的發展。比如能給第一產業的農業和第三產業的旅游業產生發展助力，反之，不安全的大壩、有安全隱患的大壩，則會給周邊的居民帶來極大的負面影響。目前，滲漏是大壩的最大安全隱患之一，滲漏若得不到治理而隨之不斷發展惡化，壩基最后必然失效倒塌。

本文以某水庫大壩為例，利用“流場法”查漏原理查找壩基的滲漏位置。該水庫大壩的壩區巖層橫穿河床，以30°～40°的傾角傾向下游，壩基正處于灰巖和砂頁巖的相連接部位，難溶巖、不溶巖和易溶巖相間分布，根據巖體滲透性和巖性組合，可將壩基巖體透水性由上而下分帶，分為：頂部由硅質巖、白云質灰巖夾泥灰巖、泥灰巖、頁巖及石煤層等組成，為相對隔水層;壩基上部巖由灰巖組成，分布于175～200m高程以上壩肩上部，為溶裂隙含水層；壩基中部相對隔水層，分布在下兩岸壩肩中部，由頁狀滑石化灰巖等難溶巖組成；壩基下部巖主要分布在185m高程以下兩岸壩肩及河床，由厚層較純灰巖組成，為溶裂隙含水層；壩基底部由砂頁巖及頁狀滑石化灰巖、白云質泥質灰巖、隧石條帶自云質泥灰巖等組成壩基底部隔水層，主要分布于河床壩基；壩基深部層由石英砂巖夾頁巖組成，位于河床壩基90m深度以下，為狀承壓裂隙熱水層含水層。

4.布置勘測剖面

本文根據上述水庫的具體地形條件及勘察的需要，使用“流場法”進行滲漏勘測剖面實驗3次，共計完成觀測物理點1000個，第1、2和3次分別完成勘測剖面為1條、4條和2條。并根據要求對可疑的異常信號點進行多次觀測和檢查，這可以保證所得數據的準確性；對剖面進行統一編號，可以便于成圖和敘述，快速鎖定滲水部位，勘測剖面的布置具體見圖l所示。

圖1 勘測剖面布置圖

5.勘測結果分析及結論

水庫大壩出現滲漏現象，為了查明壩基滲水的真實原因和具體位置來源，曾分3次先后對上述水庫大壩滲流情況進行勘查分析。

第1次勘查水庫時水位為210m左右，滲水相對較大是120廊道。當供電電極放在120排水廊道的六壩段位置時，“流場法”連通實驗的結果顯示分別在三線三四壩段靠近四壩段區域和八九壩段區域有明顯的高值信號反映，這表明120基礎主排水廊道內的滲水現象和八、九壩段結合部及庫區三、四壩段結合部的滲漏點有連通關系，具體可見圖2所示的直觀結果。

圖2 3線剖面圖

第2次勘查水庫時水位有所下降約為190m。根據1線剖面的勘察結果，顯示在小號點以外地段均沒有明顯的信號反映，僅在位于發電機組進水口位置處的小號點有高值信號異常反映。2線剖面的勘察結果，其和1線剖面的勘察結果不同，在區域內的第五至七壩段內有較大的高值信號分布，其異常點峰值在120m處附近出現。3線剖面在60～130m區域有明顯的高值信號分布。

根據“流場法”連通實驗原理和實驗結果，可見2線的170～190m區域、3線的90m處、117～126m區域和146～153 m區域這四處滲漏點與基礎副排水廊道的滲水現象有關；4線的110～120m區域、20m處、5m處有高值信號反映 (4線實驗結果見圖3所示)，則這三處滲水點與左岸排水廊道的滲水現象有連通關系。

圖3 4線剖面圖

水庫在第3次勘查時水位約220m，“流場法”連通實驗在3線的九壩段區域附近（具體見圖2所示）有明顯的高值信號反應，這個異常現象與第2次勘查時的4線剖面5m處、20m處滲漏點的信號變化相似；其次在2線110～125m區域的信號異常與第2次勘查時2線剖面異常位置大體一致，由此可判斷這幾處在深部有一定的連通性。

結合“流場法”連通實驗現象與水質監測報告綜合分析可以判斷，庫內滲漏點(區域)滲水與114、120及左岸排水廊道的滲水有關，并且可以推斷廊道內滲水主要是來自上游庫水。114廊道內的滲水部位主要分布在2線的八壩段，3線的五壩段、六、七壩段結合部、七壩段，其滲流途徑是庫內滲漏點(區域)滲水流經壩體下部基巖再從廊道內滲出；120廊道內的滲水主要集中在四、八壩段，其滲流途徑和114廊道內的滲水途徑相似；左岸排水廊道內的滲水是由于庫內滲漏點(區)通過其基巖滲漏所致。還有，160廊道內幾處微滲水是壩體滲漏的，114、120廊道滲水和壩尾積水也有一定的關系。

6.結語

從大壩的地質情況來分析，由于地層傾向壩體下游，區內巖溶、裂隙及層間錯動較為發育，大壩建設時雖然對壩基的巖層進行了一定的處理，但是有一些部分處理不夠徹底或處理不到，故在大壩建成投入使用后，由于庫水高壓，使水從底部的巖溶、裂隙等排水孔滲出。本文的運用“流場法”檢測大壩滲漏點，基本和大壩的實際情況相符，說明本方法是正確有效的，對從事大壩滲漏勘察的工作人員有一定的參考價值。

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