綜合物探在病險庫滲漏處理中的應用研究

【摘要】位于喀斯特地區的某水庫自建庫以來存在嚴重的滲漏問題，經過多次防滲處理，均未見明顯成效，造成巨大經濟損失，因此本次處理首先引入綜合物探手段，以查明滲漏形成的原因及表現形式，采用電磁波CT、井溫測試、電流密度測試及錄像綜合利用的方式進行滲漏分析，提出了建議防滲處理方案，對類似病（險）庫滲漏處理有重要參考意義。

【關鍵詞】綜合物探；病險庫；滲漏處理

1、引言

某水庫自建成后一直是帶病運行，邊維修處理邊運行。該水庫是以灌溉為主的Ⅲ等中型水庫，總庫容1850×104m3，灌溉面積8.0×104畝，1982年全面完成大壩填筑并投入運行。水庫建成后一直是帶病運行，邊維修處理邊運行，1982年正式投入運行后，1986年6月最高蓄水位達到2768.11m，1989年放空水庫對上游左岸檢查時發現覆蓋層表面出現了十幾個直徑2m左右的塌坑，隨后用砼鋪蓋做了處理。目前水庫仍然存在嚴重的滲漏問題，一般在高水位下滲漏量約0.7m3/s，嚴重時高達0.8m3/s。該水庫的入庫平均流量僅有1.534m3/s，即近一半的來水被滲漏掉了，使水庫無法蓄到正常蓄水位2769.20m，水庫多年在2760.0m水位運行。

2、工作方法與技術

水庫滲漏問題形成的原因極其復雜，既有筑壩技術（質量）缺陷引起的壩區滲漏，又有地質原因引起的繞壩滲漏。有滲漏就必然有滲漏通道，根據地下水類型，可將滲漏通道分為孔隙水滲漏通道、裂隙水滲漏通道和巖溶管道水滲漏通道。針對該電站不同的滲漏類型，提出采用井溫測試、電磁波CT測試并輔以鉆孔錄像的方法，全面探查滲漏問題。

2.1 井溫測試

水庫在沒有集中滲漏的狀態下，地下水只發生滲流，流動速度緩慢而穩定，地下水與周圍介質間有充足的時間和充分的接觸空間進行熱交換，地下水溫度和圍巖體溫度保持一致，此時形成的溫度場為背景溫度場。當局部區域存在集中滲漏情況下，地下水來不及與圍巖體進行充分的熱交換，僅僅在滲漏通道邊緣與圍巖進行部分熱交換，然后熱量交換依次向周圍推進。

2.2 電流密度測試

鉆孔中電流密度測試通過在大壩下游地表滲漏點與庫水之間建立電場，測試帷幕線上鉆孔內電流密度的分布來分析滲漏通道。測試儀器采用湖南繼善高科技有限公司生產的DJ-3A普及型管涌儀，采用“流場法”工作原理。

2.3 電磁波CT測試

電磁波CT其根本出發點是基于惠更斯原理。從麥克斯韋方程組推導出電偶極子場，當電偶極子衍射效應可以忽略，測點與發射點距離足夠遠時，可以將電偶極子場作為輻射場。

通過對實測電磁場強進行處理，重構射線所掃描的區域內巖體介質電磁波吸收系數分布，從而確定異常的位置、空間分布和形態。

2.4 鉆孔成像及攝像

鉆孔攝像，以電視片段形式，真實、直觀、明了地反映鉆孔孔內情況。在鉆孔全景成像時若發現鉆孔巖溶發育、地下水活動復雜時，可采用鉆孔電視動態攝像，記錄鉆孔內所有的地質信息，以便工程人員直觀了解鉆孔巖性、巖溶發育情況及地下水活動情況。

3、地質條件

3.1 地質概況

壩區防滲帷幕線分布的地層巖性為寒武系中統毛家溝群（∈2mj）淺紅色、青灰色灰巖、白云質灰巖與第四系坡積、坡洪積碎石土及沖洪積砂卵礫石。

3.2 巖溶分布特征

本區巖溶發肓規律，受構造組合控制，同時也和巖性的溶蝕程度密切相關，加之壩區地層經受歷次構造運動的影響，因此出現具有一定規模的現代巖溶。

4、成果分析

4.1 井溫測試

根據溫度場分布情況，左岸帷幕水位線以下淺部低溫異常明顯，0-250m～0-83.1m之間存在小于2.8℃的低溫集中區域，推測該區域地下水交換頻繁。0-166m～0-83.1m在高程2600m以上也存在2.8℃相對低溫區，說明該區域有一定量的地下水交換，但頻度相對較弱。壩體淺部0+80m～0+260m之間水位線以下10m范圍內（高程2740m以上）溫度均明顯較低；0+280m～0+404m之間，高程2700m以上低溫異常明顯；壩體深部0+0m～0+260m之間，高程2660m以下存在小于2.8℃的低溫集中區域。

4.2 電流密度測試

左岸帷幕樁號0-250m～0-190m，高程2695m～2705m；樁號0-166m，高程2695m～2710m；及樁號0-166m～0-20m，高程2680m以下大部分區域，“偽隨機波電流密度”>50×10-4A/m2，“偽隨機波電流密度”相對較大，說明這些地段地下水活動相對較頻繁。

壩基帷幕樁號0+000m～0+120m，高程2600m～2640m；樁號0+130m～0+190m，高程2679m～2670m；樁號0+210m～0+330m，高程2600m～2650m；樁號0+340m～0+404.7m，高程2600m～2650m；范圍內，“偽隨機波電流密度”>50×10-4A/m2，“偽隨機波電流密度”相對較大，說明該位置地下水活動相對較頻繁。整體分析電流密度異常區域主要集中在高程2650m以下。

右岸帷幕樁號0+404.7m～0+445m，高程2559.55m～2640m；樁號0+470m～0+481m，高程2599.55m～2695m；樁號0+470m～0+481m，高程2665m～2640m；樁號0+495m～0+532m，高程2615m～2640m；范圍內，“偽隨機波電流密度”為>50×10-4A/m2，“偽隨機波電流密度”相對較大，說明該位置地下水活動相對較頻繁。

4.3 電磁波CT測試

對帷幕線上各孔之間進行電磁波CT探測，其視吸收系數剖面如圖 1。

4.4 鉆孔成像及動態攝像

鉆孔成像表明，該區巖溶弱發育，巖溶現象有溶縫、溶蝕裂隙、溶孔，探測范圍內未發現較大規模管道型溶洞，但巖體破碎區域范圍較廣，且局部溶蝕破碎或溶蝕裂縫較發育，巖溶多以溶蝕裂隙和溶蝕破碎的形態存在。

5、滲漏綜合分析

5.1 左岸

左岸巖溶弱發育，巖溶現象有溶縫、溶蝕裂隙、溶孔。在樁號0-233.0m～0-176.0m高程2695m～2706m、0-155.0m～0-122.0m高程2676m～2713m及0-122.0m～0-050.0m高程2602m～2736m區域巖體較為破碎，且局部溶蝕破碎或有脈管型溶洞發育。

建議左岸防滲帷幕灌漿處理邊界：樁號0-250.0m～0-190.0m高程2710m，樁號0-190.0m～0-166.0m高程2710m～2700m，樁號0-166.0m～0-083.1m高程2700m，樁號0-083.1m～0±000.0m高程2700m～2736m。

5.2 壩基

壩基巖溶發育，巖溶現象有溶縫、溶蝕裂隙、溶孔。0+0m～0+200m之間巖體破碎區域范圍較廣，大部分在高程2690m以下，上部巖體質量較好，底部較差，且局部溶蝕破碎或有脈管型溶洞發育；0+200m～0+404.7m之間巖體存在局部破碎或溶蝕破碎區域。壩基巖體經過補充灌漿后高程2645m以上巖體裂隙、破碎部位得到了較好的充填。

5.3 右岸

根據電磁波CT探測成果，右岸帷幕0+404.7m～0+532m之間，主要異常為溶蝕破碎或溶蝕裂縫，有幾處較明顯的溶蝕裂縫存在，巖溶分布高程位于2745m～2705m之間和2605m～2590m之間。

6、結論

本次井溫測試、電流密度測試、電磁波CT測試、鉆孔成像及攝像等綜合物探手段的運用，查明了防滲帷幕地質薄弱區域，通過地質、鉆探、壓水試驗、水文地質條件的綜合分析，基本查明了防滲帷幕主要滲漏途徑，并據此提出了切實可行的補充帷幕灌漿邊界的建議。

在已成庫的大壩防滲帷幕滲漏探查中，地下水位往往較高，地下水補給關系復雜，物探異常可能會形成滲漏通道，但不能簡單地理解為物探成果異常必然是滲漏通道，必須經過多方面的綜合分析，在滿足基本的滲漏條件的范圍內，根據物探成果，提出可靠的防滲邊界條件。

參考文獻：

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