超高密度電阻率CT在防滲墻檢測中的應用

郭慶華，王 瑩，趙明杰

（山東省水利勘測設計院，山東 濟南 250014）

山西某電站位于濁漳河下游河谷內，擋水建筑物為攔河閘，設計正常蓄水位603.0m，總庫容2948萬m3。水電站工程樞紐攔河閘壩軸線垂直河道布置，壩軸線長212m，其中左岸擋水壩段長 51m，水閘段全長136m （樁號0+051～0+187），右岸擋水壩壩長25m。水閘段上游樁號0+034～0+175段采用C20素混凝土防滲墻截滲，防滲墻墻體厚度為0.6m，深入相對隔水層頁巖中。

1 截滲墻工程存在的問題

截滲墻施工完成后，在墻頂設置了鋼筋混凝土壓頂。閘基基坑開挖深度為6.0m，由于上游素混凝土防滲墻緊鄰基坑邊緣，開挖過程中未對上游素混凝土防滲墻采取保護措施，致使截滲墻臨空，在上游水土壓力作用下，導致墻體出現剪切破壞。為查明截滲墻破壞范圍，經方法必選，采用超高密度跨孔電阻率CT層析成像技術對其進行檢測。

2 CT層析成像原理及工作方式

2.1 成像原理

超高密度電阻率法是在常規電法基礎上發展起來的，借組置于兩個鉆孔中的地下高密度電極陣，進行泛裝置方式的供電和測量，對地下空間目標做較精細的探測。

2.2 工作方式及特點

進行超高密度跨孔電阻率CT檢測時，在兩鉆孔中分別放入一定數量的電極，通過多芯電纜連接至地面，孔內測量段不能有金屬套管或絕緣套管，孔內充水，采用跨孔的方式進行供電和接收。檢測過程中兩孔電極形成孔間電極陣。數據采集時把電極陣分成偶數組和奇數組，供電電極奇-偶配對全組合，測量電極任意組合。孔間電阻率CT數據采用自動化采集，假設每根電纜32個電極，總電極64個，將64個電極分為2組，A奇數電極組 32 個（編號 1、3、5、…、61、63），B 偶數電極組（2、4、6、…、62、64）；供電電極 AB 一次通電過程中，測量M電極（隨機選定）與其他所有電極（均作為N電極）的電位差，就可以得到61個電位差（MN1、MN2、MN3、…、MN61）數據。偶數電極組32個電極和奇數電極組32個電極互相搭配（即全排列）做供電電極，整個測量過程中有32×32=1024次供斷電過程；每次供電可同時采集61個電位差數據，總采集數據量為62464個?？缈纂娮杪蔆T采用多通道技術，能夠極大提高檢測效率，采集數據是常規方法的幾十倍，大量數據能夠更多地記錄地質信息，對所采集的數據進行2.5維反演，能夠得到更可靠和精確的孔間電阻率CT圖像。

3 檢測結果分析

3.1 儀器設備

本次超高密度電法測試采用FlashRES64型超高密度電阻率工作站，配備多功能高強度電纜，內置可輸出250V的供電變換器，程序控制高密度電阻率法的各種裝置形式；儀器采用筆記本電腦作主控單元，具有64多道采集方式；自動增益調節、電極自電自動跟蹤和補償等技術，測量過程自動化。對零點漂移、電池電壓、接地電阻及內存單元具有自檢功能，帶有標準并行通訊接口，可與任何其他計算機進行數據共享。

3.2 測線布置

根據截滲墻的深度，確定跨孔間距采用15m。在素混凝土截滲墻樁號 0+046.5、0+059.5、0+074、0+090.5處，采用XY-1型鉆機成孔，鉆孔直徑91mm，鉆孔深度為至截滲墻底以下3.0～5.0m。各鉆孔地層巖性分布及截滲墻深度情況見表1。兩相鄰鉆孔作為一個測試剖面，分別在兩鉆孔內布設一條測試電纜，電極間距1m，至孔底；共完成3對測試剖面。

3.3 資料解譯

經對3組跨孔測試數據進行反演，形成CT層析成像；顯示檢測樁號0+046.5～0+90.5段素混凝土防滲墻，在樁號0+071～0+090.5段、高程583.0～585.0m深度范圍內，存在明顯視電阻率低阻異常區域，分析認為該范圍內防滲墻墻體存在平向條帶狀裂縫或擠壓破碎條帶；其余部位未發現視電阻率異常，墻體連續。

表1 鉆孔巖性情況表

4 結語

通過實際應用，超過密度跨孔電阻率CT層析成像技術對于地下截滲墻的檢測是可行的，能解決地面探測難以實施的難題；特別是表層有鋼筋混凝土覆蓋層、探測目標體厚度小時，比其他物探方法更具有優勢。該技術是一種快速、準確、有效的工程物探方法，適宜在相關工程中進行推廣。