綜合物探法探測大壩裂縫大小及灌漿效果

◎ 趙波 新疆水利水電勘測設計研究院勘測總隊

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綜合物探法探測大壩裂縫大小及灌漿效果

◎ 趙波 新疆水利水電勘測設計研究院勘測總隊

摘 要：在大壩出現裂縫之后，會影響到壩體的整體性能，為了確保壩體的正常使用，需要對其進行灌漿處理。在出現裂縫之處就需要通過綜合物探法進行裂縫大小的探測，在灌漿處理之后也需要對灌漿效果進行探測。本文結合實際的工程案例，采取彈性波CT結合超聲波的綜合檢測技術，對探測大壩裂縫大小和灌漿效果的探測作了闡述，希望可以對相關人員起到參考作用。

關鍵詞：綜合物探法 大壩 裂縫大小探測 灌漿效果

大壩在水利工程中是非常關鍵的存在，一旦壩體出現裂縫問題，就會導致壩體的穩定性和安全性下降。若是不及時處理，這可能產生更大的威脅。根據裂縫形式、大小以及深度的不同，灌漿處理的方式也存在一定差異。因此，需要通過綜合物探法對大壩裂縫進行可靠探測，得出具體的裂縫參數，據此確定灌漿處理的施工方案，強化處理效果。不僅如此，還需對灌漿效果進行探測，確保裂縫處理到位。

1.綜合物探

綜合物探法就是對物探法的綜合使用，通過兩種及以上的物探方法相結合，對探測對象進行全面探測，得到相關物理參數，用于支撐相關工作。物探，一般是指地球物理勘探，其基于物理學原理或方法的地球物理勘探技術，對物理場分布、規律以及變化等進行全面檢測。在大壩裂縫問題上，單一的物探技術可能受到外界因素或是探測人員的影響，出現探測結果不準的情況。因此，綜合兩種及以上的物探技術進行綜合探測，可以提升探測數據的精準性，為后續工作打下堅實的基礎。

2.綜合物探技術在大壩裂縫大小探測中的應用

2.1 工程詳情

位于我國北方某地的一截潛工程主要是供城區生活用水。在該工程的明渠和陡坡渠段使用了鋼筋混凝土蓋板對其進行保護，避免出現水體污染，實現了輸水線路的全封閉。輸水線路的總長度達到了12.02km，進出口水位落差為139m，引水流量為5m3/s，加大引水流量為8m3/s，工程等級為III級，規模中等。該工程由于修建時間較長，日常維護工作不到位，導致大壩部分出現了裂縫安全問題，通過多方論證，決定采用垂直注漿的手段進行修補加固。加固之后是否還存在空隙問題需要通過綜合物探進行檢查。

2.2 探測方法

這里主要采用彈性波CT結合超聲波的方法對大壩進行檢測，這兩種技術在原理和實際功能上存在較大的差異，下面就針對其進行分別闡述。

彈性波CT檢測技術也稱為彈性波層析成像技術，其和醫學CT原理相同，在不同介質中的傳播速度不同，通過一定計算方法對其進行處理就可以建立介質速度的二維圖像，并以此作為基礎對巖性、結構以及應力狀態進行推導。通過實踐發現，彈性波CT技術在探測的精度和分辨率上具有較高水準。檢測無損以及成像直觀的特點使其受到眾多行業的青睞。在對上述工程大壩進行裂縫探測時，運用該技術可以得出確切的裂縫尺寸以及具體圖像，進而為裂縫的關鍵處理提供必要的參考。

超聲波法的發展時間較長，在無損檢測方面的應用也不斷深入。這是因為超聲波具有較強的穿透能力，在檢測操作上也比較簡單，成本較為低廉。在工程建設中，超聲波檢測技術在大壩、灌注樁、承臺、橋臺以及橋墩等方面的檢測中都實現了大范圍的應用，對保障混凝土的質量起到了積極作用。

3.檢測結果與分析

3.1 彈性波CT探測結果

在對上述工程的裂縫和灌漿效果進行探測時，通過彈性波CT技術，其會在混凝土表面產生一個瞬態激振，使彈性波通過傳感器反饋到探測器上，得出裂縫的CT斷面。本次檢測所使用的儀器設備為SES-2型測試系統，采樣頻率為10、25、50、100、250……80000us；頻帶在0.5-4000Hz范圍內；采樣點數為512、1024……400000；記錄長度為5.12ms-8000s；順勢浮點放大A/D20bit；濾波模擬為高通、高通1、高通2以及全通幾種。對大壩進行檢測時，檢測設備的參數設置為步距10cm、偏移距300cm、采樣點512、采樣時間間隔0.01ms，最后得出如圖1所示CT斷面圖像。

圖1 大壩裂縫斷面CT圖像

圖2 超聲波檢測平測法

在對裂縫進行灌漿處理的時候，若是漿液灌注充分，彈性波可以完整的通過，形成較為完整的同相軸；要是在裂縫灌漿存在空隙的時候，彈性波在穿過空隙的過程中會產生繞射，從而使得斷面CT圖像上的同相軸發生散亂的情況。因此，通過探測得出的CT圖像可以對灌漿施工效果展開評價。

3.2 超聲波探測結果

利用超聲波對大壩裂縫進行探測，主要就是對裂縫的深度進行探測，并通過裂縫顯微鏡對其寬度進行讀取。在探測時，通過平測法對裂縫附近的混凝土進行傳播速度的檢測，在條件適宜的地段可以通過穿法采集數據，以便對混凝土內部的聲波傳播速度進行客觀全面的反映。在此基礎上，進一步對測線進行布置，同時在裂縫兩側對稱布設換能器，并給予同步觸發，實現裂縫時距曲線的測量。針對上述大壩，超聲波探測使用的儀器為GJY-IC工程檢測儀，其發射脈寬為5-250us、發射電壓為可調10-1000V、放大器增益為-18db-84db，頻帶范圍1-500kHz、觸發增益0db-42db、輸入阻抗4.7k。利用該儀器對裂縫進行檢測時，主要是通過聲波的衍射現象探測裂縫的深度，基于平測法，設置于裂縫兩側的換能器能夠發出聲波，但是其發出的聲波無法達到接收換能器。這是因為接收換能器所能接受到的聲波是繞過裂縫下緣的衍射聲波。而在不跨縫的條件下，繞射會使得聲程增加，導致其傳播時間變長，具體如圖2所示。

在進行跨縫聲時測量時，首先需要在裂縫上選擇測點，以該測點為中心布置測線，并在一定間距下設置4-6組測點就可以得到對應的4-6組探測數據。根據經驗公式可計算出混凝土的聲速。通過實際探測最后得出，表孔的溢流面H6裂縫長度是3.2m，深度48cm，寬度0.3mm。而在底孔的1#裂縫，經過測量得出其最小寬度為0.34mm，最大寬度為1.86mm，長度為通高。底孔的2#裂縫經過測量，其最小裂縫寬度為0.34mm，最大裂縫寬度為1.92mm，長度為通高。

在大壩壩體出現裂縫問題以后，可能造成滲水等問題，所以需要對其進行灌漿加固處理。在灌漿加固處理之后，由于裂縫自身原因以及灌漿施工原因，可能導致裂縫內部存在空隙，灌漿加固的質量存在缺陷。因此，需要通過綜合物探法對大壩裂縫的大小和灌漿效果進行探測。通過實際的工程案例，彈性波CT和超聲波檢測這兩種技術結合使用，在大壩裂縫檢測中能夠發揮實際作用。進過檢測，上述工程的裂縫位置、深度、寬度等參數都實現了精準測量。在根據灌漿效果探測，發現同相軸繞射的問題不明顯，說明灌漿處理效果較好。

參考文獻：

［1］廖智.綜合物探法在探測大壩裂縫大小及灌漿效果中的應用［J］.建筑結構，2011，S2：334-337.

［2］劉金坤.綜合物探在錦屏一級水電大壩質量檢測中的研究與應用［D］.西南交通大學，2014.

［3］楊正剛，尹學林，韓道林.物探綜合技術在大壩混凝土裂縫檢測中的應用［J］.貴州水力發電，2009，02：38-41.