三維電阻率CT掃描技術(shù)應(yīng)用于水利工程地下連續(xù)墻質(zhì)量檢測的方法研究

【摘要】地下連續(xù)墻在堤防及水庫除險加固中起到至關(guān)重要的作用。因其工程具有隱蔽性，如何檢測地下連續(xù)墻工程質(zhì)量，是檢測人員面臨的難題。本文旨在利用計算機(jī)數(shù)值模擬的方法探討三維電阻率CT掃描技術(shù)應(yīng)用于該領(lǐng)域的可行性。

【關(guān)鍵詞】 地下連續(xù)墻 ；三維電阻率CT掃描

一、引言

地下連續(xù)墻在堤防及水庫除險加固中起到至關(guān)重要的作用。因其工程具有隱蔽性，如何檢測地下連續(xù)墻工程質(zhì)量，是檢測人員面臨的難題。目前常規(guī)檢測方法包括鉆芯法、圍井法、彈性波法、地質(zhì)雷達(dá)法、電阻率法及CSAMT法等，然而上述幾種方法都因其自身局限性，未能完全得到業(yè)界的普遍認(rèn)可。

三維電阻率CT掃描技術(shù)在地質(zhì)勘察中應(yīng)用已經(jīng)比較普遍，但在水利上少有應(yīng)用。我們知道，一維、二維電阻率法前提假設(shè)是地下空間體為均勻?qū)訝畎肟臻g，而實際情況勘測目標(biāo)體常為三維結(jié)構(gòu)，那么采用一維、二維方法必然存在誤差，只有采用三維電阻率法才有可能探測出像地下連續(xù)墻這樣的立體結(jié)構(gòu)。本文旨在利用計算機(jī)數(shù)值模擬的方法探討三維電阻率CT掃描技術(shù)應(yīng)用于該領(lǐng)域的可行性。

二、三維電阻率CT掃描原理

三維電阻率CT掃描是在二維高密度電法勘探基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，通常是將直線型電極排列的數(shù)據(jù)采集觀測系統(tǒng)設(shè)置成面積型的網(wǎng)格排列的觀測系統(tǒng)，以便接收到三維空間更豐富的電性信息，并通過數(shù)據(jù)處理軟件反演得到地下目標(biāo)體的三維電阻率圖像。

三、模型設(shè)置

地下連續(xù)墻模型：某水庫大壩除險加固采用切槽混凝土連續(xù)墻，墻體長50m，寬60cm，墻頂埋深：1.0m，墻底埋深：11.0m，墻體混凝土電阻率：100Ω.m；壩體填筑土壤電阻率：10Ω.m；墻頂樁號25m～27m位置處，地下2m～4m墻體不連續(xù)，不連續(xù)處電阻率為20Ω.m。

四、數(shù)值模擬計算

文中采用齊次邊界條件下的有限單元法對上述三維地下連續(xù)墻體的電阻率異常進(jìn)行數(shù)值模擬。為了更貼近實際采集數(shù)據(jù)，我們在正演模擬的計算結(jié)果中添加進(jìn)10%的隨機(jī)誤差，再將添加了隨機(jī)誤差后的數(shù)據(jù)參加反演，反演結(jié)果繪制成三維切片圖。

從圖2中可以看出墻體樁號26m處顏色明顯變淺，電阻率小于正?；炷翂w電阻率，但是在深度上缺陷位置表現(xiàn)并不明顯。由此可以看出采用三維電阻率CT掃描法檢測地下連續(xù)墻質(zhì)量是可行的，但是必須同時配合鉆機(jī)抽芯加以驗證。

五、結(jié)語

目前針對地下連續(xù)墻檢測的方法研究很多，然而在實際應(yīng)用中效果并不明顯，分析其原因：首先，物探方法檢測地下連續(xù)墻，影響其效果的因素很多，其中最主要的因素是墻體與筑壩土體的物性差異，差異越大，檢測效果越好。在開展檢測工作之前應(yīng)該做好物性分析，對于某些墻體電阻率與筑壩土體電阻率接近的情況，三維電阻率CT掃描法就無法取得相應(yīng)效果，此時就應(yīng)該考慮采用其他檢測方法，不能一概而論。

其次，相比于地質(zhì)勘察，實際地下連續(xù)墻檢測更加復(fù)雜。因堤防本身是三維立體結(jié)構(gòu)，地形對采集數(shù)據(jù)的影響很大，因此無論是電阻率法還是其他無損檢測方法，都應(yīng)該把地形因素考慮進(jìn)去。

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