復(fù)雜地質(zhì)條件下深埋防滲墻地震影像的識(shí)別

彭皖生 李春燕

（安徽省水利部淮河水利委員會(huì) 水利科學(xué)研究院 蚌埠 233000）

復(fù)雜地質(zhì)條件下深埋防滲墻地震影像的識(shí)別

彭皖生 李春燕

（安徽省水利部淮河水利委員會(huì) 水利科學(xué)研究院 蚌埠 233000）

在已建堤防上建防滲墻往往埋置有一定的深度，即防滲墻檢測(cè)時(shí)堤防已回填，無法直接在墻體上檢測(cè)。根據(jù)現(xiàn)狀，用地震影像方法檢測(cè)其連續(xù)性時(shí)，由于上覆土土質(zhì)變化的影響，造成了墻體時(shí)域圖形的變異，易誤判。論文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)地震影像檢測(cè)深埋防滲墻提出補(bǔ)充檢測(cè)方法，以便增加識(shí)別的正確性。

地震影像；土工試驗(yàn)；土質(zhì)

1 引言

某工程位于六安市霍邱縣和阜陽市潁上縣境內(nèi)，壩體為均質(zhì)土壩，填筑土質(zhì)以重粉質(zhì)壤土為主，平均壩高12m，壩頂寬度15m。自建成至檢測(cè)時(shí)已有數(shù)十年，由于歷史原因，建壩質(zhì)量稍有缺陷，壩體因人類、自然長時(shí)間活動(dòng)，缺乏正常管理、維護(hù)措施，破壞嚴(yán)重。為增強(qiáng)防洪能力，設(shè)計(jì)在壩體內(nèi)建一混凝土防滲墻，防滲墻頂埋深5m左右（距堤頂）。為查明該防滲墻的連續(xù)性和均勻性，使用高密度多波列地震影像對(duì)其進(jìn)行工程物探抽檢。

檢測(cè)時(shí)在堤頂放出防滲墻軸線，然后沿軸線布置檢測(cè)剖面。物探震源采用10kg重錘單次激發(fā)，接收檢波器選擇10Hz，儀器采用SWS-1G型多功能面波儀。

2 檢測(cè)依據(jù)

檢測(cè)工作均依據(jù)國家或行業(yè)部門頒布的《水利水電工程物探規(guī)程》SL326-2005、《土工試驗(yàn)規(guī)程》SL237-1999等現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、規(guī)范執(zhí)行。

3 工程物探

3.1 原理

高密度多波列地震影像法屬彈性波范疇，是彈性波的一種，是近年來發(fā)展的一種新的工程物探方法，它以固定偏移距激發(fā)寬頻帶彈性波，以共偏移距觀察方式，近炮點(diǎn)、寬頻帶、快速、高密度采集多波列彈性波影像。其所接收到的信息中含有直達(dá)波、面波、來自地下不均地質(zhì)體的繞射波、反射波及體波與面波、面波不同振階的轉(zhuǎn)換波等，信息量十分豐富。其中面波是沿介質(zhì)的表面?zhèn)鞑?，高頻波傳入地下的深度小，低頻波傳入地下的深度大，改變激振器的震動(dòng)頻率，就可探測(cè)不同深度的地層；其橫波分量在土中的傳播速度與土的土質(zhì)、密度有關(guān)，而與含水量無關(guān)，密度越大，傳播速度越快。

利用地震影像這個(gè)特征，選用單次激發(fā)不同頻率震源，進(jìn)行共偏移距接收、采集數(shù)據(jù)。原理示意見圖1。

工作中首先進(jìn)行試驗(yàn)，選擇最佳的偏移距和觀察系統(tǒng)，最有效地采集面波數(shù)據(jù)，經(jīng)試驗(yàn)比較，選擇偏移距10m，道距1.0m。

3.2 資料解釋

圖2、圖3是檢測(cè)段兩段高密度多波列地震影像圖[1]，水平軸是樁號(hào)軸，垂直軸是時(shí)間軸。

表1 土工試驗(yàn)成果表

圖2中顯示，所接收的土體信息中的直達(dá)波、面波、轉(zhuǎn)換波等在時(shí)域窗口中同相軸走向基本一致（上部黑白相間4組連續(xù)水平線條），平行堤軸線方向，且水平方向波形的波至?xí)r間、波形寬度和振幅無明顯變化，墻底反映明顯（下部黑白相間2組連續(xù)水平線條），說明連續(xù)性較好，無異常變化。

圖3中顯示，所接收到的土體信息中直達(dá)波在該段的前、后部皆形象地近水平，但在中間則不明顯，說明該檢測(cè)段沿堤線可能有變異；防滲墻體頂面直達(dá)波（黑白相間水平條紋）顯示明顯，有起伏現(xiàn)象，防滲墻體頂面直達(dá)波以下墻體在時(shí)間軸上約在200～400ms之間，整個(gè)墻體波形顯示同相軸走向一致，無分叉、繞射形態(tài)，說明該段防滲墻體在水平方向上連續(xù)性較好，縱深方向上亦較均勻，沒發(fā)現(xiàn)搭接脫離現(xiàn)象。但在5＋400左右，同相軸在時(shí)間軸上較其他段有明顯滯后現(xiàn)象，經(jīng)與堤頂直達(dá)波（波在堤頂傳播的首波，見圖形）的反映相對(duì)比，其有共同特性即下凹特征，解釋為該處異常。

為了解該處異常原因，在異常處（樁號(hào)5＋400）從堤頂開挖一探井，探井深度達(dá)到防滲墻頂面以下約1m，經(jīng)現(xiàn)場觀察，已開挖出來的防滲墻部分整體均勻，強(qiáng)度較高，無漏搭、彎沉、裂縫現(xiàn)象。為此，沿探井深度方向上分別在距離防滲墻頂上0.5m、1.5m、3.5m 三 處 各取原狀土樣一個(gè)，同時(shí)在堤頂樁號(hào)5＋350、5+250處各取原狀土樣一個(gè)，計(jì)原狀土樣5個(gè)。室內(nèi)就現(xiàn)場所取5個(gè)土樣進(jìn)行土的密度、液塑限試驗(yàn)，試驗(yàn)成果見表1。

從表1可以看出，樁號(hào)5＋400處堤身填土為低液限粘土，該堤段其他部位為低液限粉土；且由面波速度公式 Vr=（18.43-6.2e）σ0.25[1]可以得出，面波速度與土體的孔隙比e相關(guān)，孔隙比e=（Gs/ρd）-1，在相同壓實(shí)度下，即 ρd相同，Gs大，則孔隙比e大，面波速度相對(duì)較小。低液限粘土的Gs=2.72～2.74（g/cm3），低液限粉土的Gs=2.70～2.72（g/cm3）。故面波波形同相軸在時(shí)域圖（影像圖）中較其他段有所滯后，是由于面波在相同壓實(shí)度下粘土中傳播速度小于粉土所致。

4 結(jié)論

在工程物探檢測(cè)中對(duì)于檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，用純物探知識(shí)判別有可能出現(xiàn)誤判。以該工程為例，開始認(rèn)為該段防滲墻體質(zhì)量可能有變化，忽略了其上部填土的變化，后經(jīng)開挖驗(yàn)證及工程調(diào)研，發(fā)現(xiàn)土堤在施工時(shí)使用了不同土料場的土，因此造成了填土密度、土質(zhì)均勻性的變化，從而影響了其下埋一定深度被探測(cè)物的變化。因此，在探測(cè)一定埋深物的連續(xù)性、均勻性時(shí)，要考慮其上覆土的土質(zhì)性質(zhì)及其延長段土質(zhì)的變化，為正確進(jìn)行物探判別提供參考依據(jù)

[1]《工程地質(zhì)手冊(cè)》.中國建筑工業(yè)出版社.

彭皖生（1963-），男，工程師，主要從事工程檢測(cè)和水利工程監(jiān)理工作。

E-mail：pws630620@163.com