綜合物探技術(shù)在病險(xiǎn)水庫(kù)滲漏探測(cè)中的運(yùn)用

葉勇 楊震中

【摘要】椐有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)現(xiàn)有水庫(kù)8萬余座，其中病險(xiǎn)水庫(kù)3萬多座。從現(xiàn)有的病險(xiǎn)水庫(kù)看，滲漏是共有的主要問題，對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固首先要解決的就是水庫(kù)滲漏，為此查清滲漏原因是治理病險(xiǎn)水庫(kù)的關(guān)鍵。本文以某水庫(kù)為依托，介紹在水庫(kù)滲漏探測(cè)中所采取的綜合物探技術(shù)及運(yùn)用效果，為今后眾多的病險(xiǎn)水庫(kù)滲漏探測(cè)及處理提供借鑒資料，從而提高對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)處理的針對(duì)性、目的性，以求達(dá)到以最少的投入解決最多的工程實(shí)際問題，最大程度發(fā)揮水庫(kù)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效應(yīng)。

【關(guān)鍵詞】綜合物探；病險(xiǎn)水庫(kù)；滲漏探測(cè)

1、某水庫(kù)工程概況

某水庫(kù)，大壩為瀝青砼心墻石渣壩，最大壩高56m，設(shè)計(jì)正常蓄水位445m。在試蓄水過程中，當(dāng)水位蓄至424m左右高程時(shí)，發(fā)現(xiàn)水庫(kù)右岸面板與山體交匯處的縫隙有集中漏水口，目測(cè)流量約50m3/h 。同時(shí)下游壩坡出現(xiàn)浸潤(rùn)線較高，當(dāng)繼續(xù)向上蓄水時(shí)，下游壩坡靠坡腳一帶出現(xiàn)大面積散浸，下游量水堰及壩坡面的來水總滲水量達(dá)90L/s，大大超出設(shè)計(jì)允許滲漏量。為查明滲漏原因，有效處理水庫(kù)滲漏及滲漏穩(wěn)定問題，在進(jìn)行滲漏探測(cè)時(shí)先后采取了地質(zhì)調(diào)查、鉆探、物探（偽隨機(jī)流場(chǎng)法、溫度場(chǎng)測(cè)試法、孔內(nèi)連通試驗(yàn)及鉆孔全景數(shù)字成像視頻觀察）等方法，有效查明了水庫(kù)滲漏原因及部位，為滲漏處理方案設(shè)計(jì)提供了寶貴的資料。

2、探測(cè)方法技術(shù)

滲漏探測(cè)方法的選擇要做到“針對(duì)性、目的性、有效性”，不是使用的方法越多越好，在初步分析滲漏原因的基礎(chǔ)上，采取一種或幾種綜合運(yùn)用，其目的是能查清滲漏原因，找到滲漏部位。

2.1 偽隨機(jī)流場(chǎng)法

2.1.1 基本原理

偽隨機(jī)流場(chǎng)法是探測(cè)水流場(chǎng)流向和相對(duì)流速的全新的一種地球物理方法，通過間接測(cè)量入水口產(chǎn)生微弱電流場(chǎng)，利用測(cè)量電流場(chǎng)的變化規(guī)律來解釋滲漏場(chǎng)的變化規(guī)律，達(dá)到查找滲漏通道的目的。

2.1.2 野外工作方法

野外工作中，將供電電極A放在庫(kù)區(qū)外的滲漏出水口處，如有多處滲漏，則可在每一滲漏處各布置一個(gè)供電感應(yīng)器，然后用導(dǎo)線將它們并聯(lián)起來。無窮遠(yuǎn)供電電極B應(yīng)布置在庫(kù)區(qū)內(nèi)離查漏區(qū)域較遠(yuǎn)的水體一側(cè)，以減少高壓供電形成的電流影響，B極距離大壩約500m。確保A、B兩極連接好后，在AB之間加以100V左右的偽隨機(jī)電壓，電流強(qiáng)度一般在400～800mA之間。接收機(jī)與探頭則放置在船上，在指定的探測(cè)區(qū)域按照設(shè)計(jì)的測(cè)網(wǎng)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)過程中，測(cè)線在庫(kù)前水面上布置，一般線距5m測(cè)點(diǎn)距2m，測(cè)網(wǎng)采用細(xì)繩跨越庫(kù)面并固定于庫(kù)岸上，船只沿細(xì)繩緩慢行駛，在行駛過程中，每間隔2～3m進(jìn)行偽隨機(jī)流場(chǎng)法檢測(cè)并同時(shí)用RTK（測(cè)量設(shè)備）對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行精確定位。圖1-1為偽隨機(jī)流場(chǎng)法野外工作示意圖。

2.4 孔內(nèi)連通試驗(yàn)

孔內(nèi)連通試驗(yàn)一般是利用大壩帷幕線上下游的觀測(cè)孔或測(cè)壓孔進(jìn)行，也可利用一些勘探孔或其他孔開展試驗(yàn)?，F(xiàn)在修建的水庫(kù)一般都在壩的上下游壩坡布置有觀測(cè)孔或測(cè)壓孔，在分析大壩滲漏（包括壩體滲透、壩基滲透等）時(shí)，通過大壩上下游壩面上的鉆孔進(jìn)行連通試驗(yàn)。在上游孔中投放試驗(yàn)材料，在下游孔中采取全景數(shù)字成像視頻觀察，如果有通道或滲漏水的話，可以清楚的看到滲漏部位，分布高程及初步估計(jì)滲漏量大小。圖2-2為孔內(nèi)連通試驗(yàn)原理示意圖。

3、運(yùn)用成果

3.1 偽隨機(jī)流場(chǎng)法探測(cè)成果

在某工程滲漏探測(cè)現(xiàn)場(chǎng)工作中，在庫(kù)前15～120m范圍內(nèi)完成了25條測(cè)線及兩個(gè)加密區(qū)域共計(jì)1121個(gè)測(cè)點(diǎn)的偽隨機(jī)電流場(chǎng)的測(cè)試工作，為便于分析，將各測(cè)點(diǎn)值投影于水平面進(jìn)行作圖分析。測(cè)試成果圖見圖3-1、圖3-2。

通過對(duì)測(cè)試資料的處理分析，得出如下結(jié)論：

1、測(cè)試區(qū)偽隨機(jī)電位差正常值一般小于5mV，局部在5～10mV之間，異常值通常都在20mV以上，異常極大值甚至可以達(dá)到35mV以上，正常場(chǎng)與異常場(chǎng)差異非常明顯。

2、測(cè)試區(qū)域存在兩個(gè)偽隨機(jī)電位差值大于20mV的區(qū)域，分別命名為滲漏區(qū)1和滲漏區(qū)2。

（1）滲漏區(qū)1：該區(qū)域位于庫(kù)區(qū)左岸，區(qū)域范圍為壩縱0+21～59m，壩橫為左岸岸邊～壩橫0+080m，區(qū)域面積1180m2。投影于庫(kù)底，高程在423.1m～440.0m之間。

（2）滲漏區(qū)2：該區(qū)域位于庫(kù)區(qū)右岸，區(qū)域范圍為壩縱0+37～64m，壩橫0+155m～右岸岸邊，區(qū)域面積328m2。投影于庫(kù)底，高程在421.0m～432.8m之間。

偽隨機(jī)流場(chǎng)法測(cè)試成果與連通試驗(yàn)（上下游測(cè)壓管管內(nèi)連通試驗(yàn)、壩前漏水口連通試）及測(cè)壓孔內(nèi)全景數(shù)字成像視頻觀察結(jié)果比較吻合。

3.2 鉆孔全景數(shù)字成像及視頻觀察成果

現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)，在下游壩坡各測(cè)壓孔中進(jìn)行了全景數(shù)字成像視頻觀察，發(fā)現(xiàn)多數(shù)孔內(nèi)有滲漏水情況，現(xiàn)以典型孔說明。

C17測(cè)壓孔位于河床中部壩軸線下游壩坡壩殼料內(nèi)，孔口高程446.5m，孔位距下游排灌漿帷幕軸線約4m，距芯墻約5m，孔位附近灌漿帷幕底線約365m高程，該孔約54m深見基巖，該孔全景成像視頻觀察發(fā)現(xiàn)，在孔深31.4m（415.1m）處、孔深33.7m（412.8m）處，花管內(nèi)見排水孔中有水冒出（有壓）；在孔深69.1m（377.4m）處、孔深73.3m（373.2m）處管孔內(nèi)有出水。從高程推算，冒水部位對(duì)應(yīng)于芯墻深度范圍內(nèi)，出水部位對(duì)應(yīng)在灌漿帷幕深度范圍內(nèi)。

3.3 孔內(nèi)連通試驗(yàn)成果

現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)，在上游壩面離壩軸線約5m左右布置一排檢測(cè)孔，在下游壩面不同的高程上布置了3排測(cè)壓孔，進(jìn)行孔內(nèi)連通試驗(yàn)時(shí)，下游測(cè)壓孔已完成，上游檢測(cè)孔正在施工。試驗(yàn)時(shí)在上游檢查孔中壓（投）酸性大紅水，在下游對(duì)應(yīng)樁號(hào)的測(cè)壓孔及其他測(cè)壓孔中進(jìn)行觀察。通過觀察孔內(nèi)是否有紅水、紅水濃度、紅水到達(dá)時(shí)間、滲出部位等，從而對(duì)壩體或壩基滲漏情況進(jìn)行分析判斷。

4、結(jié)語

我國(guó)巖溶地區(qū)分布廣泛，所建水利水電工程中病險(xiǎn)問題普遍存在，特別是上世紀(jì)80年代前后所建的一些水庫(kù)經(jīng)多年運(yùn)行后病險(xiǎn)問題更是突出。這些年來，在對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)處理中雖然積累了一些經(jīng)驗(yàn)，但也走了些彎路，碰到了一些困難。特別是水庫(kù)滲漏問題比較復(fù)雜，有的病險(xiǎn)水庫(kù)由于沒有準(zhǔn)確探測(cè)出滲漏部位、查明滲漏原因，幾經(jīng)處理都沒有使病險(xiǎn)問題得到有效解決。本文介紹的在病險(xiǎn)水庫(kù)探測(cè)和處理檢測(cè)中通過采取傳統(tǒng)勘查方法與現(xiàn)代探測(cè)技術(shù)及物探手段相結(jié)合，特別是物探方法的綜合運(yùn)用，起到了對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)進(jìn)行快速、精確的探測(cè)和檢測(cè)效果。這些新技術(shù)、新方法不僅適用于巖溶地區(qū)，在非巖溶地區(qū)也具有普遍適用性。介紹給大家的目的，是希望能夠在今后數(shù)以萬計(jì)的病險(xiǎn)水庫(kù)的探測(cè)和處理中得以推廣應(yīng)用，發(fā)揮其更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效應(yīng)。