高密度電法在某水庫塑性混凝土防滲墻質(zhì)量檢測中的應(yīng)用

鐘紅霞

（湖南水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 長沙市 410131）

1 工程概況

某水庫在大壩除險(xiǎn)加固處理中采用塑性混凝土防滲墻的處理措施，主要設(shè)計(jì)參數(shù)為：混凝土防滲墻厚60 cm，墻深40.0 m，設(shè)計(jì)槽段長6.0 m，混凝土防滲約長308.0 m，共計(jì)51 個(gè)槽段。主要質(zhì)量控制指標(biāo)為：防滲墻厚度不小于0.6 m；垂直防滲墻滲透系數(shù)達(dá)到k=i×10-7cm/s；保證墻體連續(xù)性,混凝土抗壓強(qiáng)度≥2.5 MPa。

為了對(duì)塑性混凝土防滲墻施工質(zhì)量作出評(píng)判，本次采用了破損法（塑性混凝土防滲墻墻內(nèi)鉆孔和開挖法）非破損法（高密度電法）對(duì)塑性混凝土防滲墻進(jìn)行檢測。破損法是很直觀和常見的方法，這里不贅述。下面介紹高密度電法（物理勘探法）在本水庫塑性混凝土防滲墻質(zhì)量檢測中的運(yùn)用。

2 檢測原理

高密度電法的基本原理與傳統(tǒng)的電阻率法完全相同，它仍是以被探測體的導(dǎo)電性差異為基礎(chǔ)的電探方法，研究在施加電場的作用下，地下傳導(dǎo)電流的分布規(guī)律。地下傳導(dǎo)電流的分布規(guī)律是：高阻體（空腔、完整墻體等）排斥電流，低阻體（泥土、夾泥等）吸收電流。在視電阻率斷面上，高阻體呈現(xiàn)高阻異常，低阻體呈現(xiàn)低阻異常，異常的大小、位置與實(shí)體存在一定對(duì)應(yīng)關(guān)系。

當(dāng)防滲墻體內(nèi)夾泥或膠結(jié)較差時(shí)，其對(duì)應(yīng)部位視電阻率將明顯變小，與正常的混凝土防滲墻產(chǎn)生較大差別，從而為高密度電法檢測防滲墻質(zhì)量提供了檢測依據(jù)。高密度電法的物理前提是地下介質(zhì)間的導(dǎo)電性差異。同常規(guī)電阻率法一樣，它通過A、B電極向地下供電流I，然后在M、N 極間測量電位差△U，從而可求得該點(diǎn)（M、N 之間）的視電阻率值ρ（圖1）。

圖1 高密度電法原理圖

式中 ρ——巖土層視電阻率（Ω/m）；

△U——電位差（V）；

I——供電電流（A）；

K——裝置系數(shù)（與電極間距有關(guān)）。

3 檢測方法及過程

高密度電法實(shí)際上是一種陣列勘探方法，野外測量時(shí)只需將全部電極（幾十至上百根）布置于測點(diǎn)上，然后利用程控電極轉(zhuǎn)換開關(guān)和微機(jī)工程電測儀便可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速和自動(dòng)采集。高密度電法采用密集的電極排列進(jìn)行縱、橫向連續(xù)數(shù)據(jù)采集，可獲得豐富的地質(zhì)信息，該方法可了解排列段下地層電性的縱、橫向變化。本次工作儀器采用DUK-2B 高密度電法測量系統(tǒng)。用溫納施倫貝爾法觀測，采用5 m 電極間距，電極數(shù)60 個(gè)，剖面數(shù)N=18。野外觀測時(shí)，每個(gè)排列的觀測始末均對(duì)儀器的電源電壓進(jìn)行檢查，對(duì)于儀器電源電壓低于規(guī)定時(shí)，及時(shí)更換電池。對(duì)觀測中出現(xiàn)誤差較大的點(diǎn)，均在現(xiàn)場查明原因并進(jìn)行及時(shí)處理，必要時(shí)進(jìn)行重復(fù)觀測（圖2）。

圖2 高密度電法工作過程示意圖

4 檢測結(jié)果及評(píng)價(jià)

根據(jù)壩體巖性的電性特征，選擇合理的等值線間隔和色彩，最終形成高密度檢測成果圖。通過對(duì)比分析, 掌握防滲體介質(zhì)的視電阻率變化特征及不同電阻率介質(zhì)層體的分布形態(tài), 進(jìn)而判識(shí)防滲體內(nèi)部是否有裂縫或其他不良結(jié)構(gòu)現(xiàn)象存在。剖面縱軸為壩頂面向下埋深，橫軸為點(diǎn)號(hào)（或大壩設(shè)計(jì)樁號(hào)單位m），色標(biāo)為反演模型視電阻率值（單位Ω/m）。

在正常情況下，塑性混凝土防滲墻的斷面上，斷面上視電阻率等值線扭曲和畸變較小，沿深度方向開啟型分布,不出現(xiàn)閉合等值線，說明該區(qū)段內(nèi)混凝土防滲墻的質(zhì)量較好，沒有明顯的滲漏點(diǎn)。而塑性混凝土防滲墻出現(xiàn)裂隙漏水或破損滲漏的地方, 視電阻率斷面等值線都有明顯的低阻扭曲、畸變帶或局部低阻異常，根據(jù)這些異常分布，可發(fā)現(xiàn)防滲墻質(zhì)量可疑的位置。

從該大壩防滲墻高密度電法檢測成果圖（圖3）可知，電阻率等值線整體分布較為均勻，說明大壩防滲墻連續(xù)性較好；在樁號(hào)0+125m、深度（13～16）m 以及樁號(hào)0+195m、深度（14～16）m 位置出現(xiàn)兩個(gè)電阻率低阻異常而且等值線呈閉合狀，推測是由于防滲墻在這兩處存在夾泥或槽段搭界缺陷所致。

圖3 某庫大壩防滲墻高密度電法檢測成果圖

5 結(jié) 語

高密度電法雖然不能對(duì)塑性混凝土防滲墻的質(zhì)量給出很精確的量的規(guī)定，但對(duì)塑性混凝土防滲墻的深度檢測給出了較為直觀的數(shù)據(jù)，對(duì)破損法起到了彌補(bǔ)作用，也是破損法無法替代的。

高密度電法觀測精度高，數(shù)據(jù)采集可靠，對(duì)地電結(jié)構(gòu)有一定成像功能，可獲得豐富的信息。各種隱患在探測成果圖上有明顯、直觀的反映，形象地反映出巖土體地電斷面的電性分布和結(jié)構(gòu)特征。對(duì)防滲墻等被檢測物體實(shí)行無損檢測，從而避免了對(duì)被測體產(chǎn)生不必要的破壞，保證了墻體的完整性。