綜合物探法在水庫防滲墻滲漏檢測中的應用

安 鑫

（新疆水利水電勘測設計研究院，新疆 昌吉 831100）

1 工程概況

新疆某水庫壩址位于河流中上游中低山丘陵區，整個河谷呈不對稱“U”型，左岸有多級階地發育，岸坡成階梯狀，壩址區河床寬度90 m，左岸出露地層為侏羅系砂巖和泥巖；右岸地層巖性主要由第四系全新統砂礫石、亞砂土組成的階地；河床段出露地層為第四系全新統沖洪積礫卵石，下部地層主要為侏羅系中統砂巖、泥巖互層。在工程建設過程中，防滲墻建成后，發現防滲墻墻體后面有河水（地下水）涌出，為查明防滲墻的滲漏原因及滲漏位置，進行了相關的物探測試工作[1]。

2 物探方法

根據現場的條件選擇用自然電位法和高密度電法進行圈定滲漏的大致范圍，進而用聲波對穿測定滲漏的部位，最后采用井下電視來驗證滲漏是否存在。

2.1 自然電位法

自然電位法測試采用WDDS-1數字電阻率儀，其基本原理是地下水在巖土中流過時將帶走部分陽離子，于是上游就會留下多余的負電荷，而下游有多余的正電荷，破壞了正負電荷的平衡，形成了極化[2]。這種結果將在沿水流方向形成電位差，稱為過濾電場，自然電位法就是通過測試過濾電場的電位，確定地下水流向及滲漏通道位置[3]。

2.2 高密度電法[4]

高密度電法測試采用E60M 型高密度電法儀，其基本原理是在地表通過供電電極向地下供入直流電，形成人工電場，然后利用測量電極觀測其電場分布情況[5]。

正常的地層中，電阻率的分布情況和電場的分布一樣，若地層中存在地下水滲漏，則滲漏段的原平衡會遭到破壞，電阻率會出現低阻抗段。高密度電法可以一次布設多個采集電極，采集數據過程中能一次完成多地點斷面的縱橫勘探[6]；本次野外數據采集使用溫納α排列，測試采用10 m電極距進行測試，供電時間1 s，重復采集次數3次。

2.3 超聲波對穿測試[7]

本次測試采用RS-STO2C 非金屬聲波檢測，兩個大功率的50 m 對穿探頭。超聲波對穿檢測是將兩個聲波換能器置于孔底，保持兩個換能器處于同一高程，自孔底開始向上逐點測試，測試點距為0.2 m。本次測試對穿孔間距2.0 m，巖體波速計算公式為：V=L/T，V為速度，m/s；L為收、發探頭之間的水平距離，m；T為收、發探頭間距對應的時差，s。

勘察階段測試的工程區泥砂巖的聲波值在2800～3300 m/s，可以作為本次測試判斷基巖的依據。

2.4 井下電視[8]

井下電視采用旋轉式超聲換能器，對鉆孔周圍進行全方位掃描，記錄采集到的反射波振幅和旅行時間。超聲換能器由它在井下有可見光發射器、CCD 成像芯片、井下光纖傳輸光端機、地面光解調器、圖像采集記錄顯示組成，可見光發射器可以在測試時360°發光，對鉆孔內的孔壁巖性反射成像，最后由CCD芯片接收經過光纖電纜將所測的信號傳回到主機，井下可視條件好的情況下，返回到地面的信號能實時顯示圖像，可以將井下的真實情況反饋到地面，檢測人員可以實時地觀察到鉆孔里的巖芯實況。

3 工程測試成果

3.1 自然電位測試成果

本次測試工作布置：沿防滲墻前2 m、防滲墻后2 m各布一條測試剖面，測試成果見圖1、圖2。

圖1 防滲墻0+070～0+165樁號段測試成果

圖2 防滲墻0+070～0+165樁號段測試成果

防滲墻前2 m測線沿防滲墻前2 m由北向南布置，由圖1 可知，自然電位值整體在0 左右，在樁號0+113～0+139段出現低值異常，特別在樁號0+113～0+128 段出現明顯的低值異常，推測為疑似滲漏帶；在樁號0+161～0+230 段出現低值異常，特別在樁號0+161～0+185段和樁號0+200～0+230段出現明顯的低值異常，推測為疑似滲漏帶；其余樁號段測試無明顯異常。

防滲墻后2 m測線沿防滲墻后2 m由北向南布置，由圖2 可知，自然電位值整體為負值，在-10 左右。在樁號0+113～0+139段出現低值異常，特別在樁號0+113～0+128段出現明顯的低值異常，推測為疑似滲漏帶；在樁號0+161～0+223 段出現低值異常，特別在樁號0+161～0+185段和樁號0+200～0+223段出現明顯的低值異常，推測為疑似滲漏帶。

3.2 高密度電法測試成果

該剖面沿防滲墻由北向南布置，高密度電法反演推斷成果圖見圖3。由圖3可知，在樁號0+113～0+139 段，有一相對低阻異常，推測為疑似滲漏帶；在樁號0+200～0+223 段，有一相對低阻異常，推測為疑似滲漏帶。

3.3 超聲波對穿測試成果

通過對防滲墻自然電位資料的分析，在不破壞墻體的前提下，利用墻體上原有的灌漿預埋管進行了超聲波對穿測試。選取了對等鉆孔1#～2#（防滲墻樁號0+226～0+228，設計防滲墻體與基巖接觸面在29 m）、鉆孔3#～4#（防滲墻樁號0+214～0+216，設計防滲墻體與基巖接觸面在30 m）、鉆孔5#～6#（防滲墻樁號0+187.6～0+189.6，設計防滲墻體與基巖接觸面在36 m）3組鉆孔進行了超聲波對穿測試。通過測試對穿鉆孔之間的墻體（巖體）縱波速度，來判斷防滲墻的質量，對穿測試成果表見表1。

圖3 沿防滲墻高密度電法測試成果

表1 防滲墻聲波對穿測試成果表

3.4 井下電視測試成果

為驗證滲漏部位是否存在，通過對防滲墻聲波對穿資料的分析，選取5#孔進行井下電視成圖。部分測試結果見圖4。

由圖4 電視圖像可見，孔深0～36.0 m 為混凝土，完整性較好；36.0～37.2 m為混凝土和基巖的接觸帶，空隙較大，通過鏡頭可見局部有水流涌動；37.2 m 以下為較完整的基巖，基本與聲波對穿成果一致。

圖4 5#鉆孔井下電視部分測試成果

4 結論及總結

綜合物探測試成果如下：①所測防滲墻墻體完整、均一性較好；②所測試段防滲墻與基巖接觸面均存在不同程度接觸不密實，是防滲墻后涌水的主要原因。

為保證工程的質量，對防滲墻與巖體接觸面進行灌漿處理。經灌漿處理3 個月后，大壩下游150 m處的一片林帶全部枯萎（見圖5）。

通過本次工程的測試及驗證結果，可見單一的物探方法可以大致圈定滲漏的范圍，但不能準確地定位滲漏具體部位，不利于對滲漏原因的分析和后續處理方案的制定；而綜合物探可以利用多種手段，從不同的角度在縱向和橫向上同時圈定異常的范圍，可以低成本高效地解決工程建設中遇到的類似問題，為類似工程提供參考。

圖5 防滲墻灌漿處理后下游林帶枯萎圖