綜合物探在水庫防滲墻檢測中的應用

崔晨

（新疆水利水電勘測設計研究院有限責任公司，新疆 昌吉 831100）

1 工程概況

樓莊子水庫可增加調蓄水量9 464萬m3，保障頭屯河流域下游1.75萬hm2農田灌溉用水需求，同時將全面提高該流域總體防洪標準，使下游河道防洪標準由20年一遇提高到50年一遇，確保下游人民群眾的生命和財產安全。

2 區域地質概況

樓莊子水庫左岸出露地層為侏羅系砂巖和泥巖，主要分布于四級階地以上的岸坡上，高程1 355～1 380 m為四級階地，地層有第四系上更新統砂卵礫石，上覆2.30 m風積黃土，地層基底為泥、砂巖互層，基巖頂面凹凸不平，據物探地震資料，該處覆蓋層最大厚度37 m，三級階地最大覆蓋層厚度20 m。右岸出露地層為第四系全新統砂礫石、亞砂土，厚度1～2 m，坡角處堆積4～5 m坡積碎石土，岸坡主要由侏羅系中統地層組成，以泥巖、砂巖不均勻互層和黃灰色巨厚層中粗砂巖。河床段出露地層第四系全新統沖洪積卵石，下伏侏羅系中統泥巖和砂巖。

3 工作布置

此次測試工作具體布置為：首先平行于防滲墻前、后2 m處各布置1條自然電場測試剖面，再沿防滲墻后10 m布置1條自然電場剖面和一條高密度電法測試剖面。

根據自然電位和高密度電法測試成果對比分析確定異常部位并選取四組聲波對穿孔ZK1-2、ZK3-4、ZK5-6、ZK7-8 進行聲波波速測試，對自然電場法和高密度電法工作進行驗證，為提高測試成果的精確度，再在防滲墻內的異常部位布置了一檢查孔ZK9，并對該孔進行聲波波速測試、井液電阻率測試及井下成像系統的測試。

4 檢測原理及方法

4.1 自然電場法

4.2 高密度電法

此次采用溫納α 排列倒梯形裝置進行采集，測試采用3 m電極距進行測試，供電時間2 s，重復采集次數3次。

4.3 綜合測井法

本次測試主要采用了單孔測試法和跨孔測試法進行檢測。

單孔測試法是將探頭置于孔內，探頭中的發射換能器T發射的聲波，遇到井壁后形成縱波（Vp）、橫波（Vs）、和表面波（Vr），縱波最先到達接收換能器R1、R2（見圖1）。接收換能器R1和R2的聲時分別為t1和t2，R1和R2之間的距離為Δt，則巖層的縱波速度為vp=Δt/（t2-t1），隨著探頭的移動，遇到不同的巖層、裂隙或破碎帶，可測得聲波的相應變化，從而了解巖性完整性程度及裂隙的變化情況。

圖1 單孔法、跨孔法測試工作原理圖

跨孔聲波測試是發射T和接收R1分別在兩個鉆孔中進行（見圖1），兩孔的孔徑和深度應保持一致，根據波速計算公式：vp=DH/t來算出測試巖體的縱波波速。

井液電阻率測井：井液電阻率測量原理和常規電阻率法一樣，只是采用的電極系形式不同。井液電阻率測試采用擴散法，測試點距0.20 m，自孔底向上逐點連續測試。

5 物探測試成果分析

5.1 自然電位測試成果

①防滲墻上游2 m 測線：該測線沿防滲墻上游2 m 且平行于防滲墻布置，經過測試其自然電位值多在-15～20 mv 之間波動，但在樁號0+113～0+130、0+170～0+185、0+265～0+280 m 段出現明顯的低值異常，自然電位值多小于-40 mv，判斷滲漏異常段。②防滲墻下游2 m 測線：該測線沿防滲墻下游2 m且平行于防滲墻布置，經過測試其自然電位值多在-10 mv 上下波動。但在樁號0+110～0+125、0+168～0+190、0+264～0+285 m段出現明顯的低值異常，自然電位值多小于-35 mv，判斷滲漏異常段。③防滲墻下游10 m 測線：該測線沿防滲墻下游10 m且平行于防滲墻布置，經過測試數據分析該測線的自然電位值多在約10 mv，但在樁號0+108～0+128、0+172～0+292、0+262～0+283 m段出現明顯的低值異常，自然電位值多小于-25 mv，判斷滲漏異常段。

5.2 高密度測試成果

根據高密度測試數據的處理與分析，由專用反演軟件對該數據進行反演計算得出反演成果圖，由圖可見在樁號0+105～130、0+180～190、0+260～280 m 段由地表向下部地層均出現低阻延伸帶，其視電阻率多在50 Ω·m以內，與周圍的視電阻率存在較大的差異化，高度含水地層是導致視電阻率偏低的主要原因之一，故推測以上樁號段為防滲墻滲漏帶。

5.3 自然電場法與高密度電法測試成果對比分析

由自然電場法與高密度電法測試成果對比分析得出該防滲墻出現三處滲水異常段（見表1），分別為1號異常段位于0+105～0+130 m、2號異常段位于0+168～0+190 m、3號異常段位于0+262～0+285，為了進一步驗證每個異常段的準確性，現對該三處異常段分別鉆取一組對穿孔，進行聲波對穿測試，對防滲墻墻體質量的完整性做進一步評價，

表1 防滲墻異常段表 單位：m

同時在2號異常段鉆取一單孔（ZK9）進行孔內成像及滲流分析，進一步確定防滲墻的滲透深度范圍。

5.4 鉆孔測試成果分析

通過利用聲波法對鉆孔進行測試的成果分析，ZK1-2號對穿孔在測試深度26.80～29.80 m為相對低波速段，經查前期施工資料該處防滲墻體與基巖接觸面在28.40～29.00 m，二者吻合。ZK3-4號對穿孔在測試深度29.00～30.60 m為相對低波速段，經查前期施工資料該處防滲墻體與基巖接觸面在30 m，二者吻合。ZK5-6號對穿孔在測試深度32.40～34.40 m為相對低波速段，經查前期施工資料該處防滲墻體與基巖接觸面在34.40 m，二者吻合。ZK9號對穿孔在測試深度34.20～39.80 m為相對低波速段，經查前期施工資料該處防滲墻體與基巖接觸面在37.20 m，二者吻合。通過聲波測試成果與前期防滲墻施工資料對比，初步判斷該防滲墻主要滲水部位在墻體與基巖的接觸面。

此次對ZK9號孔進行了井液鹽化電阻率測試，其測試成果見表2。

表2 井液鹽化電阻率測試成果表

6 結語

此次測試的該水庫防滲墻采用了自然電位法、高密度電法、鉆孔彈性波測試及孔內成像系統，多種方法相互驗證，極大地提高了測試精度。