地下水流速測定在水庫堤壩滲漏檢測中的應用

滲漏是水庫堤壩常見危害，若不及時處理，輕則導致水庫水量損失，水位無法到達正常蓄水位，影響水庫發(fā)揮正常的使用功能。嚴重滲漏問題會威脅水庫堤壩安全穩(wěn)定，突發(fā)的潰壩更會給下游居民的生產生活帶來災難。在處理水庫堤壩滲漏問題之前，需對存在滲漏現象的堤壩進行滲漏檢測，查明滲漏區(qū)域、滲漏規(guī)模和滲漏通道，合理選擇防滲措施。水庫蓄水運行期間，由于壩區(qū)水壓力的變化、地質條件的復雜、荷載組合多變等因素致使?jié)B漏檢測存在一定難度。因此探索一個有效的檢測方法對于水庫滲漏檢測具有重要的指導意義。本文以某水利樞紐工程為例，探討地下水流速測定在水庫滲漏檢測中的應用。

一、工程基本情況

某水利樞紐工程由主壩、副壩、溢洪道等建筑物組成，主壩壩型為瀝青混凝土心墻堆石壩，主壩壩頂高程為730.80m。該工程正常蓄水位724.0m，死水位707.0m，防洪限制水位724.0m，設計洪水位729.09m，校核洪水位731.18m，總庫容3.04億m3。在蓄水過程中，水位升至692.0m時，水庫左、右壩肩出現滲漏現象。

二、地下水流速測定原理

選取放射性同位素單孔稀釋示蹤法測定地下水流速，其原理是將投源孔中的水體與投放的示蹤劑均勻混合，鉆孔內流動的地下水會稀釋孔內示蹤劑，使得示蹤劑濃度降低。由于孔內不同深度的地下水流速具有差異，所以示蹤劑濃度變化有快慢之分，根據這種關系，通過計算示蹤劑濃度變化快慢，即可求出孔內地下水滲透流速，根據流速大小劃分出各鉆孔不同深度地下水的滲漏程度等級。該種方法能高效、快捷地測定地下水滲流速度、滲透流向等參數，有利于準確分析地下水滲流場的動態(tài)過程。

三、地下水流速測定試驗實施及檢測結果分析與評價

1.試驗孔布設

滲漏檢測過程中，通過對左、右壩肩出現滲漏及異常現象的分析，沿壩軸線在防滲心墻下游側壩頂布置檢測孔5個，壩體心墻上游側布置檢測孔3個，采用地下水流速流向儀進行孔內地下水流速測定。通過各孔的流速測定結果分析不同深度上的流速差異，判定壩基各部位的滲漏情況。

2.流速測定結果

地下水流速測定成果如圖1所示。

（1）心墻下游側壩頂1孔

鉆進過程中發(fā)現瀝青混凝土心墻下游過渡料層內隨機分布大量卵石，含有漂石，鉆進過程中局部有漏漿現象；其中在底梁附近，鉆進過程中漏漿嚴重，且漏漿速度較快，該段多以卵石及碎石為主，空隙大，漿液擴散迅速。

該孔共進行29個點的流速測定，其中有7個點流速介于0.05～0.1cm/s之間，有11個點流速大于0.1cm/s，流速最大值為0.36cm/s，位于底梁一帶。總體看流速較大段主要集中出現在壩基防滲墻中上部，基巖以下段流速值總體相對偏小，個別部位偏大。底梁一帶地下水流速大，是造成鉆孔漿液跑漏的主要原因。

（2）心墻下游側壩頂2孔

鉆進過程中揭露的過渡料層物質組成情況與前孔基本一致，鉆進過程中局部有漏漿現象；底梁附近段較其他段漏漿嚴重，且漏漿速度較快。該段所取卵石磨圓較好，稍有黏土附著。

該孔共進行37個點的流速測定，其中有9個點流速介于0.05～0.1cm/s之間有4個點流速大于0.1cm/s，最大流速為0.96cm/s，位于底梁下部。總體看流速大于0.05cm/s檢測點均位于壩基防滲墻段。

（3）心墻上游側壩坡3孔

鉆進過程中揭露的混凝土心墻下游過渡料層物質組成與前孔基本一致，鉆進過程中局部有漏漿現象；底梁附近鉆進過程中漏漿較為嚴重，該段組成物質情況多以碎石、卵石為主，空隙大。

該孔共進行38個點的流速測定，其中有10個點流速介于0.05～0.1cm/s之間， 10個點流速大于0.1cm/s，流速最大值為0.19cm/s，位于壩基防滲墻中部，底梁一帶流帶最大值達0.17cm/s。總體看防滲墻中上部流速值均偏大。

（4）心墻下游側壩頂4孔

鉆進過程中揭露瀝青混凝土心墻下游過渡料層內隨機分布大量卵石，含漂石，底梁附近段鉆進過程中跑漿較為嚴重，漏漿速度較快，組成物質多以碎石、卵礫石為主，空隙大。

該孔共進行29個點的流速測定，其中有16個點流速介于0.05～0.1cm/s之間，有3個點流速大于0.1cm/s，最大流速值為0.25 cm/s，位于底梁一帶。

（5）心墻上游壩坡5孔

鉆進過程中揭露瀝青混凝土心墻下游過渡料層內隨機分布大量卵石，含漂石，鉆進過程中有漏漿現象；底梁附近鉆進過程中漏漿較為嚴重，所取卵石磨圓較好，含碎石。

該孔共進行22個點的流速測定，其中共4個點流速介于0.05～0.1cm/s之間， 12個點流速大于0.1cm/s，最大值為0.21cm/s，防滲墻中部。底梁一帶流速為0.17cm/s。

（6）心墻下游側壩頂6孔

鉆進過程中揭露瀝青混凝土心墻下游過渡料層內隨機分布大量卵石，含漂石，鉆進過程中有漏漿現象；鉆進至底梁附近漏漿較為嚴重，取芯卵石磨圓較好，并有碎石，粒徑較大，空隙大。繼續(xù)鉆進至防滲墻底部揭露18cm厚卵礫石后見到基巖，卵礫石粒徑較大，磨圓較好，水流沖刷現象明顯，說明防滲墻底部存在沉渣。從防滲墻取芯情況看，該孔混凝土防滲墻質量較好，未見明顯孔洞及砂礫石夾層等情況。

該孔共進行33個點的流速測定，其中有3個點流速介于0.05～0.1cm/s之間，有28個點流速大于0.1cm/s，由于鉆孔穿透防滲墻底部，存在較厚的砂礫石，與庫水之間水力聯系較為密切，鉆孔內水位上升較大，存在向上水流，在此處孔內水流向覆蓋層下游方向滲流，所以孔內在此處向上滲流速度逐漸減小。該孔流速無法真實反應底梁一帶流速。

該孔檢測結果說明，如果防滲墻及與基巖接觸帶防滲效果不好，向下游必然產生較大滲水壓力，同樣會存在較大滲漏的可能。

（7）心墻下游側壩頂7孔

鉆進過程中實際揭露瀝青混凝土心墻下游過渡料層內隨機分布大量卵石，含漂石，鉆進過程中有漏漿現象；底梁附近段未出現漏漿現象，底梁下部所取巖性為較厚的粘性土。

該孔段共進行28個點的流速測定，其中有8個檢測點流速介于0.05～0.1cm/s之間，最大流速為0.095cm/s，位于防滲墻下部基巖內。防滲墻段最大流速為0.07cm/s，底梁下部地下水流速為0.05cm/s左右，相對其他檢測孔，該部位流速很小。

（8）心墻上游壩坡8孔

鉆進過程中實際揭露瀝青混凝土心墻下游過渡料層內隨機分布大量卵石，含漂石，鉆進過程中有漏漿現象；底梁附近段無漏漿現象，有底梁下部所取巖性為較厚的粘性土。

該孔段共進行27個點的流速測定，其中有10個檢測點流速介于0.05～0.1cm/s之間，有1個檢測點流速為0.27cm/s，位于防滲墻下部基巖內。底梁一帶流速為0.07cm/s左右，相比其他檢測孔該部位的流速很小。

圖1 各孔數流速～高程曲線圖

3.各孔異常流速分析

通過統計分析：2孔、4孔、6孔、1孔及3孔在底梁附近，各孔相應部位流速較大，多大于0.1cm/s，而對應部位在鉆進過程中均存在較嚴重的漏漿情況。混凝土防滲墻多個部位地下水流速介于0.05～0.1cm/s之間，個別部位地下水流超過0.1cm/s，并且在各孔總測定長度中所占比例較大。因此，根據本次流帶檢測結果判斷，混凝土防滲墻局部存在滲漏問題。

4.綜合分析

各孔流速測定結果表明：底梁以下防滲墻及與基巖接觸帶均存在流速偏大情況，河床中部及右側檢測孔，流速測定結果也表明底梁及以下防滲墻段局部存在流速偏大部位，多分布在底梁及以下防滲墻淺部。防滲墻以下基巖段局部有流速偏大較明顯部位，主要在河床右側覆蓋層相對較薄地段，隨著基巖的加深，測得流速值漸小。

河床段現有檢測孔檢測結果總體表明：防滲墻及下部基巖存在不同程度的滲漏問題，底梁及淺部防滲墻局部滲漏問題較嚴重，且河床兩側覆蓋層相對較薄段相對嚴重。

四、結論

本文采用地下水流速測定方法對某水庫堤壩進行滲漏檢測，選取代表性部位作為檢測孔，采用地下水流速流向儀進行孔內地下水流速測定，根據各檢測孔流速與高程關系曲線，判斷分析不同深度上的流速差異，從而確定堤壩滲漏點及滲漏情況，為查明滲漏途徑及滲漏趨勢提供了工程應用實例。實際上水庫滲漏情況非常復雜，單一地下水流速測定方法并不能準確探獲滲漏通道的位置及特征。堤壩滲漏探測方法還可以采用工程地質鉆探、水位觀測、示蹤試驗、鉆孔電視、水溫觀測及模擬分析等多種手段、多種方法綜合分析、驗證。因此，滲流檢測技術需要深入發(fā)展，高效滲漏檢測技術或成為未來研究方向■