水利工程大壩壩基勘測研究

□朱祖友（安順市水利水電勘察設計院）

1.引言

水利工程中的堤壩防滲工作非常重要，關系著工程的使用價值與壽命，更關系著人民的生命財產(chǎn)安全與和諧社會的構建，其也是農業(yè)的命脈，水利工程建設是國家基礎建設的重要內容。水利工程的大壩由于具有使用周期長、蓄水性良好、結構穩(wěn)定等特性，故對大壩基礎要求非常嚴格，而地質的復雜性往往需要對壩基進行防滲處理，而對壩基進行防滲處理的前提需要對大壩的整體情況十分熟悉，故對大壩的勘測水平也顯得十分重要。本文對水庫大壩進行滲流勘察，采用“流場法”連通實驗，得到的結果準確的指出了大壩的缺陷之所在。

2.流場法簡介及使用的儀器

在廊道內的出水點處和庫水中同時發(fā)送一種叫做“偽隨機波形電流”的人工信號，由于湖水電阻率較低能夠導電，在一定的條件下能夠組成回路，因此“偽隨機波形電流”的信號會沿著漏水方向流動，這樣通過檢測微弱電流的儀器，在庫內存在滲漏的地方便可以檢測到電流信號，而不滲漏的地段則沒有信號或者信號很小而無法檢測到，這就是“流場法”水庫大壩查漏的基本理論原理。

在實際操作中，接收電流信號的儀器是用船裝載的，接受儀器的接收探頭被插入水中不同深度去檢測人工發(fā)出信號的分布強度和方向，通過信號的分布和方向就可以判斷滲漏的準確位置。實際作業(yè)中可以將接收探頭放到水底連續(xù)掃描，這樣可以提高探測速度。另外，為了提高靈敏度、測量精度和抗干擾性能等參數(shù)，使接受探頭盡量靠近疑似的、有較大概率的滲漏部位，這樣不論是集中滲水還是微滲漏情況都可比較準確的探測到。

實際的勘察滲漏作業(yè)中使用的儀器規(guī)格不一，本文采用的滲漏檢測儀是DB-3普通檢測儀，其主要由探頭、接收機和發(fā)送機3個部分組成。該儀器設計了可視化界面，實現(xiàn)了供電系統(tǒng)和主機一體化，自動化程度高，操作人員操作十分簡便和安全，即使是非專業(yè)人員使用該儀器也很容易對漏水區(qū)域及漏水程度做出較準確的判斷。

3.水利工程大壩

大壩是以發(fā)電為主的水利工程，還有防止洪水、航運、漁業(yè)、旅游和改善生態(tài)環(huán)境的作用，安全的大壩能夠給周邊的經(jīng)濟帶來巨大的發(fā)展。比如能給第一產(chǎn)業(yè)的農業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的旅游業(yè)產(chǎn)生發(fā)展助力，反之，不安全的大壩、有安全隱患的大壩，則會給周邊的居民帶來極大的負面影響。目前，滲漏是大壩的最大安全隱患之一，滲漏若得不到治理而隨之不斷發(fā)展惡化，壩基最后必然失效倒塌。

本文以某水庫大壩為例，利用“流場法”查漏原理查找壩基的滲漏位置。該水庫大壩的壩區(qū)巖層橫穿河床，以30°～40°的傾角傾向下游，壩基正處于灰?guī)r和砂頁巖的相連接部位，難溶巖、不溶巖和易溶巖相間分布，根據(jù)巖體滲透性和巖性組合，可將壩基巖體透水性由上而下分帶，分為：頂部由硅質巖、白云質灰?guī)r夾泥灰?guī)r、泥灰?guī)r、頁巖及石煤層等組成，為相對隔水層;壩基上部巖由灰?guī)r組成，分布于175～200m高程以上壩肩上部，為溶裂隙含水層；壩基中部相對隔水層，分布在下兩岸壩肩中部，由頁狀滑石化灰?guī)r等難溶巖組成；壩基下部巖主要分布在185m高程以下兩岸壩肩及河床，由厚層較純灰?guī)r組成，為溶裂隙含水層；壩基底部由砂頁巖及頁狀滑石化灰?guī)r、白云質泥質灰?guī)r、隧石條帶自云質泥灰?guī)r等組成壩基底部隔水層，主要分布于河床壩基；壩基深部層由石英砂巖夾頁巖組成，位于河床壩基90m深度以下，為狀承壓裂隙熱水層含水層。

4.布置勘測剖面

本文根據(jù)上述水庫的具體地形條件及勘察的需要，使用“流場法”進行滲漏勘測剖面實驗3次，共計完成觀測物理點1000個，第1、2和3次分別完成勘測剖面為1條、4條和2條。并根據(jù)要求對可疑的異常信號點進行多次觀測和檢查，這可以保證所得數(shù)據(jù)的準確性；對剖面進行統(tǒng)一編號，可以便于成圖和敘述，快速鎖定滲水部位，勘測剖面的布置具體見圖l所示。

圖1 勘測剖面布置圖

5.勘測結果分析及結論

水庫大壩出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，為了查明壩基滲水的真實原因和具體位置來源，曾分3次先后對上述水庫大壩滲流情況進行勘查分析。

第1次勘查水庫時水位為210m左右，滲水相對較大是120廊道。當供電電極放在120排水廊道的六壩段位置時，“流場法”連通實驗的結果顯示分別在三線三四壩段靠近四壩段區(qū)域和八九壩段區(qū)域有明顯的高值信號反映，這表明120基礎主排水廊道內的滲水現(xiàn)象和八、九壩段結合部及庫區(qū)三、四壩段結合部的滲漏點有連通關系，具體可見圖2所示的直觀結果。

圖2 3線剖面圖

第2次勘查水庫時水位有所下降約為190m。根據(jù)1線剖面的勘察結果，顯示在小號點以外地段均沒有明顯的信號反映，僅在位于發(fā)電機組進水口位置處的小號點有高值信號異常反映。2線剖面的勘察結果，其和1線剖面的勘察結果不同，在區(qū)域內的第五至七壩段內有較大的高值信號分布，其異常點峰值在120m處附近出現(xiàn)。3線剖面在60～130m區(qū)域有明顯的高值信號分布。

根據(jù)“流場法”連通實驗原理和實驗結果，可見2線的170～190m區(qū)域、3線的90m處、117～126m區(qū)域和146～153 m區(qū)域這四處滲漏點與基礎副排水廊道的滲水現(xiàn)象有關；4線的110～120m區(qū)域、20m處、5m處有高值信號反映 (4線實驗結果見圖3所示)，則這三處滲水點與左岸排水廊道的滲水現(xiàn)象有連通關系。

圖3 4線剖面圖

水庫在第3次勘查時水位約220m，“流場法”連通實驗在3線的九壩段區(qū)域附近（具體見圖2所示）有明顯的高值信號反應，這個異?，F(xiàn)象與第2次勘查時的4線剖面5m處、20m處滲漏點的信號變化相似；其次在2線110～125m區(qū)域的信號異常與第2次勘查時2線剖面異常位置大體一致，由此可判斷這幾處在深部有一定的連通性。

結合“流場法”連通實驗現(xiàn)象與水質監(jiān)測報告綜合分析可以判斷，庫內滲漏點(區(qū)域)滲水與114、120及左岸排水廊道的滲水有關，并且可以推斷廊道內滲水主要是來自上游庫水。114廊道內的滲水部位主要分布在2線的八壩段，3線的五壩段、六、七壩段結合部、七壩段，其滲流途徑是庫內滲漏點(區(qū)域)滲水流經(jīng)壩體下部基巖再從廊道內滲出；120廊道內的滲水主要集中在四、八壩段，其滲流途徑和114廊道內的滲水途徑相似；左岸排水廊道內的滲水是由于庫內滲漏點(區(qū))通過其基巖滲漏所致。還有，160廊道內幾處微滲水是壩體滲漏的，114、120廊道滲水和壩尾積水也有一定的關系。

6.結語

從大壩的地質情況來分析，由于地層傾向壩體下游，區(qū)內巖溶、裂隙及層間錯動較為發(fā)育，大壩建設時雖然對壩基的巖層進行了一定的處理，但是有一些部分處理不夠徹底或處理不到，故在大壩建成投入使用后，由于庫水高壓，使水從底部的巖溶、裂隙等排水孔滲出。本文的運用“流場法”檢測大壩滲漏點，基本和大壩的實際情況相符，說明本方法是正確有效的，對從事大壩滲漏勘察的工作人員有一定的參考價值。

[1]李強.江埡水庫壩基滲水來源物探分析[J].水力發(fā)電,2005.

[2]曾凡卿.三峽工程建基巖體物探檢測方法應用[J].人民長江,2005.

[3]張朝豐.工程勘測技術應用分析[J].中國房地產(chǎn)業(yè),2011,（9）.

[4]李建平.芻議水利水電工程地質勘測的方法及應用[J].城市建設,2011,（2）.