綜合物探法在水庫(kù)大壩滲漏探測(cè)中的應(yīng)用與展望

任 眾

（沈陽(yáng)興禹水利建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110006）

受壩體和壩基所處地質(zhì)條件和水動(dòng)力條件的影響，堤壩滲漏成為水利工程中破壞強(qiáng)度最大的地質(zhì)災(zāi)害之一。在實(shí)際施工中對(duì)壩體和壩基滲漏點(diǎn)進(jìn)行處理前，應(yīng)先查明施工體滲漏的具體情況，例如滲漏量大小、滲漏影響區(qū)域等等。我國(guó)當(dāng)前測(cè)量滲漏情況時(shí)采用較多的探測(cè)方法為鉆孔取樣、人工巡查、地球物理探測(cè)等，但這些方法在測(cè)量堤壩滲漏的發(fā)展情況方面并不準(zhǔn)確。由于物探方法存在多解性，且單一的物探方法容易受到地質(zhì)條件的影響，不能解決所有的問(wèn)題，精度難以取得滿(mǎn)意的效果，而綜合物探方法有著高效率、高密度、低成本的特點(diǎn)，可以有效地彌補(bǔ)這一不足，成為工程勘探中的重要方法，在工程基礎(chǔ)勘探中發(fā)揮著重要作用。

1 綜合物探法

綜合物探法是通過(guò)兩種或以上的物探方法對(duì)同一個(gè)工程的同一測(cè)區(qū)進(jìn)行勘探，分析測(cè)量所得的各種數(shù)據(jù)，得到一定結(jié)論。其遵循的方法一般是：收集勘探地區(qū)的資料——分析——實(shí)地考察——確定工作的范圍和工作方式。組合過(guò)程應(yīng)選取物性參數(shù)不同的幾種物探方法進(jìn)行合作，從而使得勘測(cè)結(jié)果具有多樣性，從不同角度更加全面的來(lái)表現(xiàn)探測(cè)標(biāo)的；同時(shí)，探測(cè)深度選取應(yīng)遵循“深淺結(jié)合”的原則，即應(yīng)該選取探測(cè)精度高與深度淺的方法進(jìn)行組合或選取探測(cè)精度低與深度相對(duì)較大的方法進(jìn)行組合，這樣可以使探測(cè)所得到的信息更加豐富，更加全面，對(duì)工程的解釋效果也更徹底、精確[1]。因此，綜合物探法可以有效地提高地質(zhì)解釋精度和提高物探成果的分析質(zhì)量。

2 綜合物探法優(yōu)勢(shì)

綜合物探法“深淺相結(jié)合”的組合方式可以使所選勘探方法發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，以達(dá)到相互補(bǔ)充的目的，從而提高探測(cè)工程的效果和解釋精度。同時(shí)，綜合物探法在選擇組成方法時(shí)應(yīng)盡量選結(jié)合所要探測(cè)工程的實(shí)際情況選擇具有不同物性參數(shù)的方法，彌補(bǔ)單一物探法的不足[2]。

（1）探測(cè)效率高。綜合物探方法在工程基礎(chǔ)勘探中可以有效地完成勘測(cè)工程的諸多工作，例如工程基礎(chǔ)勘測(cè)、地質(zhì)測(cè)繪、斷面監(jiān)測(cè)等，更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)工程的勘察監(jiān)測(cè)。此外，由于單一物探法的參數(shù)各不相同，適用范圍也有所差異，因此，綜合物探法不僅在勘測(cè)工程工具有較高的可靠性，還具有耗時(shí)短，工作效率較高的特點(diǎn)。

（2）準(zhǔn)確度高。工程基礎(chǔ)勘探之中，綜合物探法可以有效降低勘測(cè)誤差。例如在對(duì)實(shí)際工程中的同一個(gè)平面位置進(jìn)行勘探時(shí)，其準(zhǔn)確度非常高，勘測(cè)產(chǎn)生的誤差一般會(huì)控制在幾厘米范圍內(nèi)。

（3）勘測(cè)探入深度小。傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探方法或單一的勘探方法在對(duì)工程進(jìn)行勘察時(shí)，其探入深度通常要保證小于100 m，而綜合物探法只需要探入幾十米便可以獲取較為準(zhǔn)確的地質(zhì)數(shù)據(jù)，高質(zhì)量的完成工程勘測(cè)任務(wù)。

3 綜合物探法工作原理

物探技術(shù)主要是依靠專(zhuān)業(yè)的勘探設(shè)備向勘察目標(biāo)發(fā)射工程相關(guān)信號(hào)，并由專(zhuān)業(yè)設(shè)備接收由于介質(zhì)異常而被返回的信息，并對(duì)這些被返回的信號(hào)結(jié)合相關(guān)資料進(jìn)行識(shí)別與分析，根據(jù)信號(hào)所展現(xiàn)的傳播特征判斷介質(zhì)體的特性[3]。探地雷達(dá)技術(shù)工作原理見(jiàn)圖1。

圖1 探地雷達(dá)技術(shù)工作原理

4 常見(jiàn)幾種綜合物探法

4.1 高密度電阻率法

高密度電阻率法是基于地球土壤地質(zhì)中各成分介質(zhì)之間的導(dǎo)電性能的不同而開(kāi)發(fā)的一種陣列勘探方法，以巖土導(dǎo)電性能差異為基礎(chǔ)人工施加穩(wěn)定電流場(chǎng)，研究地下介質(zhì)中傳導(dǎo)電流的分布規(guī)律。野外測(cè)量過(guò)程的勘測(cè)流程為：將全部電極布置在觀測(cè)斷面的各個(gè)勘測(cè)點(diǎn)——利用微機(jī)工程電測(cè)儀和程控電極轉(zhuǎn)換裝置對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速、自動(dòng)采集傳輸——利用微機(jī)接受測(cè)量結(jié)果——對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理——根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果，給出有關(guān)地電斷面分布的各種圖示結(jié)果。實(shí)際工程探測(cè)過(guò)程中通常需要借助一些裝置來(lái)完成勘探工作，如溫納微分裝置、溫納偶級(jí)裝置、溫納三級(jí)裝置以及溫納對(duì)稱(chēng)四級(jí)裝置等。為保證勘探結(jié)果的準(zhǔn)確性，在勘測(cè)過(guò)程中應(yīng)結(jié)合工程所處的環(huán)境條件進(jìn)行設(shè)備選擇[4]。

高密度電阻率法勘探準(zhǔn)確度高，采集數(shù)據(jù)量大，可以使得勘測(cè)工程獲取到豐富的勘探目標(biāo)信息資源，比較適合應(yīng)用在劃分地層、勘探斷層等工作中。其次，對(duì)空洞等危險(xiǎn)工程基礎(chǔ)也具有相對(duì)較好的勘探效果。圖2為高密度電阻率測(cè)量?jī)x。

圖2 高密度電阻率測(cè)量?jī)x

4.2 淺層地震反射法

淺層地震反射法的主要工作原理是：結(jié)合物理及地理等有關(guān)知識(shí)理論，促使淺層地表產(chǎn)生輕微的震動(dòng)——依據(jù)振動(dòng)幅度及波頻等反映的信息對(duì)地質(zhì)組成成分進(jìn)行測(cè)量、分析——得出可靠性及精準(zhǔn)性較高的工程基礎(chǔ)勘探結(jié)果。淺層地表振動(dòng)勘測(cè)可通過(guò)采取爆炸等人工辦法完成對(duì)工程的勘探工作，可以獲得具有非常高分辨性的數(shù)據(jù)，能夠更加直觀地反映地下及地面的起伏形態(tài)和實(shí)際狀況，從而為工程施工方案提供較為可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)。根據(jù)以往工程實(shí)例及經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于基巖埋深較深和地質(zhì)密度存在較大差異的勘測(cè)工程淺層地震反射法具有較好的勘測(cè)效果。圖3為淺層地震反射儀。

圖3 淺層地震反射儀

4.3 探測(cè)雷達(dá)法

隨著科技的不斷突飛猛進(jìn)，工程基礎(chǔ)勘探技術(shù)也變得越來(lái)越現(xiàn)代化，各種工程勘探技術(shù)層出不窮，其中最為典型的就是雷達(dá)勘探技術(shù)?；诓煌镔|(zhì)所產(chǎn)生的電磁波段有所差異，雷達(dá)探測(cè)勘探技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)物質(zhì)的準(zhǔn)確勘察，其不但可以用于現(xiàn)在的導(dǎo)航工作，而且還可以對(duì)未知的地質(zhì)狀況及地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘探。探測(cè)雷達(dá)的主要工作原理是：利用電高頻電磁波形成脈沖——脈沖順著天線進(jìn)入地下——不同物質(zhì)的反射信號(hào)被傳回——探測(cè)雷達(dá)的其他部分接收反射回來(lái)的信號(hào)——根據(jù)對(duì)反射回來(lái)的信息進(jìn)行分析，判斷出勘測(cè)區(qū)域的地下結(jié)構(gòu)及地質(zhì)成分，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程基礎(chǔ)的勘測(cè)。雷達(dá)探測(cè)方法主要用于分析與勘探垂直分布的工程基礎(chǔ)地層，能夠探測(cè)的位置通常較淺。

5 綜合物探法發(fā)展趨勢(shì)

（1）物探技術(shù)發(fā)展。探測(cè)技術(shù)工程涉及的地質(zhì)和探測(cè)的問(wèn)題是未來(lái)發(fā)展的重要問(wèn)題，其中使用最為頻繁的是多波理論和物理波場(chǎng)等。而瑞雷波是根據(jù)具有彈性的波普向超聲波頻率進(jìn)行擴(kuò)展，電磁波普一般使用純直流，范圍拓展到雷達(dá)波，是更加活躍大地電磁電導(dǎo)率剖面法、地震映像法、高密度電阻率法、陸地聲納法等探測(cè)數(shù)據(jù)的快捷連續(xù)自動(dòng)采集技術(shù)。

（2）物探設(shè)備發(fā)展。復(fù)雜地質(zhì)條件的勘測(cè)儀器設(shè)備必須具備防震、防塵、防潮等特點(diǎn)，并要求其智能化程度不斷增強(qiáng)、可以捕捉較大動(dòng)態(tài)范圍的長(zhǎng)遠(yuǎn)信號(hào)。因此，勘測(cè)儀器將會(huì)從單一化的專(zhuān)用儀器逐漸發(fā)展為多功能化儀器。

6 結(jié)語(yǔ)

工程項(xiàng)目施工前需要對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行基礎(chǔ)勘察，依據(jù)勘察結(jié)果準(zhǔn)確反映出施工區(qū)域的地質(zhì)情況，為工程設(shè)計(jì)和施工提供可靠依據(jù)。而采用單一的物探技術(shù)，準(zhǔn)確性比較低。所以，可以使用綜合物探方法來(lái)提高物探信息資料的可靠性和準(zhǔn)確性。在實(shí)際運(yùn)用中，選擇合適的組合方式將綜合物探法應(yīng)用于工程基礎(chǔ)勘探工作中，不但可以使采集探測(cè)區(qū)段地質(zhì)信息的方法變得更加多樣化，而且可以將探測(cè)失誤率降到最低，保證工程項(xiàng)目施工安全順利實(shí)施。