水利工程物探技術(shù)方法及其應(yīng)用概述

李啟磊

摘 要 本文針對(duì)水利工程物探的技術(shù)方法分類(lèi)展開(kāi)分析，包括電法勘察法、探地雷達(dá)法、彈性波測(cè)試法、層析成像法等，通過(guò)研究水利工程物探技術(shù)在覆蓋層探測(cè)、隧洞混凝土襯砌質(zhì)量檢測(cè)、隱伏破碎帶檢測(cè)、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的具體應(yīng)用，其目的在于提高水利工程施工活動(dòng)開(kāi)展的有序性，提高水利工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 水利工程;物探技術(shù)方法;電法勘察法

水利工程作為一項(xiàng)惠民基礎(chǔ)工程，隨著建筑技術(shù)體系的不斷成熟，其建設(shè)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。與此同時(shí)，水利工程所處區(qū)域的地質(zhì)條件會(huì)呈現(xiàn)出一定的差異性，傳統(tǒng)勘察手段不便實(shí)施、成本較高。對(duì)此，需要借助相應(yīng)的物探技術(shù)來(lái)完成地質(zhì)勘察，結(jié)合勘察結(jié)果制定相應(yīng)的施工方案，以提高水利工程的建設(shè)速度，延長(zhǎng)水利工程的使用壽命。

1水利工程物探的技術(shù)方法分類(lèi)

1.1 電法勘察法

在水利工程物探技術(shù)分類(lèi)中，電法勘察法屬于常用的應(yīng)用方法，其主要的作用原理是在待測(cè)區(qū)域構(gòu)建電場(chǎng)，將電極插入到地質(zhì)結(jié)構(gòu)中，以大地為通電介質(zhì)，在設(shè)備釋放出電能之后，電能會(huì)在地質(zhì)結(jié)構(gòu)中傳輸，根據(jù)地質(zhì)中不同的金屬介質(zhì)分布情況產(chǎn)生不同的反饋電場(chǎng)，對(duì)此類(lèi)情況進(jìn)行客觀分析，從而確定地質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本情況。結(jié)合以往的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，目前常用的電法勘察法有電測(cè)探法、自然電場(chǎng)法、充電分析法、瞬變電磁法等。

1.2 探地雷達(dá)法

在物探技術(shù)方法中，探地雷達(dá)法的勘察速度非?？?，同時(shí)勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性非常高，也是目前很多水利工程建設(shè)過(guò)程中，常用的勘察方法之一。該方法的作用原理在于借助電磁波發(fā)出設(shè)備，在待測(cè)區(qū)域釋放出電磁波，同時(shí)在區(qū)域內(nèi)設(shè)置電磁波接收設(shè)備，電磁波對(duì)于不同地質(zhì)介質(zhì)，其傳輸速度與反饋信號(hào)強(qiáng)度存在不同，對(duì)接收器采集的反饋波長(zhǎng)進(jìn)行分析，剔除掉一些干擾項(xiàng)，從而得出目前區(qū)域的地質(zhì)組成情況。目前常用的探地雷達(dá)法包括透射法、單孔法、多剖面法等[1]。

1.3 彈性波測(cè)試法

與探地雷達(dá)法類(lèi)似，彈性波測(cè)試法的工作原理是借助儀器設(shè)備模擬出地震波，在進(jìn)入到地表深處之后，地震波會(huì)隨著地表介質(zhì)的變化，發(fā)生傳播速度的變化，如地殼的古登堡面、莫霍面對(duì)于橫縱電地震波的吸收情況存在著較大差異。利用地震波的這一特性可以對(duì)區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本情況進(jìn)行簡(jiǎn)單了解，為后續(xù)施工方案的制定提供科學(xué)性的數(shù)據(jù)支持。目前在水利工程物探方法中，常用的彈性波測(cè)試法包括穿透聲波法、表面聲波法、連續(xù)地震波法等[2]。

1.4 層析成像法

除了上述應(yīng)用分析法以外，層析成像法也是水利工程物探過(guò)程中常用的方法之一。該方法的應(yīng)用原理是將儀器設(shè)備與成像設(shè)備進(jìn)行關(guān)聯(lián)，在聲波、地震波或地震波傳輸?shù)倪^(guò)程中，可以利用成像技術(shù)對(duì)其進(jìn)行客觀分析，并且可以直觀的展示出來(lái)，增加了檢測(cè)數(shù)據(jù)的可視化特征。結(jié)合已有的數(shù)據(jù)信息，可以對(duì)其進(jìn)行綜合分析，從而提高整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程的有效性。目前常用的層析成像法有聲波層析成像法、電磁波吸收系數(shù)成像法、地震波層析成像法等[3]。

2水利工程物探技術(shù)方法的具體應(yīng)用

2.1 覆蓋層探測(cè)

水利工程所在的施工區(qū)域通常情況下，會(huì)在距離的水體資源較近的區(qū)域進(jìn)行，為了確保工程的順利推進(jìn)，需要對(duì)區(qū)域覆蓋層相關(guān)信息進(jìn)行采集。其主要采集的內(nèi)容包括區(qū)域覆蓋層的厚度、基巖頂板目前的變形情況、覆蓋層的相關(guān)物性參數(shù)、地層內(nèi)天然建筑材料位置和數(shù)量、古河道遺跡的的規(guī)模和相對(duì)位置等。這些數(shù)據(jù)信息將決定后續(xù)工程推進(jìn)時(shí)所采用的施工技術(shù)和施工材料投入量。通常在對(duì)覆蓋層參數(shù)進(jìn)行采集時(shí)，經(jīng)常使用的探測(cè)方法為大地電磁測(cè)探法，在待測(cè)區(qū)域搭建電磁波發(fā)出設(shè)備和信號(hào)接收設(shè)備，在選定測(cè)量點(diǎn)后，開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，為確保測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性，應(yīng)進(jìn)行多次采集抵消干擾數(shù)據(jù)，從而提高探測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性[4]。

2.2 隧洞混凝土襯砌質(zhì)量檢測(cè)

在水里工程建設(shè)過(guò)程中，有時(shí)需要應(yīng)用到隧道結(jié)構(gòu)，因此隧道混凝土襯砌質(zhì)量也是檢測(cè)的重要內(nèi)容之一，在具體的勘測(cè)過(guò)程中，需要對(duì)該區(qū)域進(jìn)行全面檢測(cè)。例如，某勘察團(tuán)隊(duì)對(duì)隧道混凝土襯砌進(jìn)行了全面檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果如下：在混凝土襯砌的縱向剖面中，防水墊層和土工布之間的分界線較為明確，且混凝土材料分布較為均勻;在混凝土襯砌的橫向剖面中，如在深度小于45cm的位置處觀察到界面，說(shuō)明隧道混凝土襯砌存在厚度不足且沒(méi)有進(jìn)行回填灌漿的問(wèn)題。如觀察到了回填泥漿和混凝土襯砌之間存在界面，說(shuō)明兩者結(jié)合位置處的射波能量被大部分吸收。如果回填泥漿和混凝土襯砌之間的連接較為緊密，且射波能量能夠穿過(guò)兩者的結(jié)合位置并返回，此時(shí)界面的深度應(yīng)當(dāng)包括回填泥漿部分的厚度和混凝土襯砌的厚度。

2.3 隱伏破碎帶檢測(cè)

受到地殼活動(dòng)的影響，在水利工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)中，會(huì)存在著隱伏破碎帶的情況，此類(lèi)結(jié)構(gòu)的存在也將直接影響到水利工程竣工后的使用壽命。因此，隱伏破碎帶也屬于檢測(cè)工作中的 重點(diǎn)內(nèi)容，在對(duì)此類(lèi)內(nèi)容進(jìn)行客觀分析時(shí)，可以利用多種探測(cè)方式進(jìn)行資料采集，如某水電站在建立時(shí)所選用的探測(cè)方法為高密度電法與剖面法，從而確定了地下破碎帶所在位置、范圍、穩(wěn)定性等參數(shù)，為后續(xù)施工活動(dòng)的順利開(kāi)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.4 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)檢測(cè)

在水利工程施工之前，需要對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的相關(guān)情況進(jìn)行了解，其內(nèi)容包括基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的綜合強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)分層情況、結(jié)構(gòu)分層厚度等。結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)確定具體的施工方案，例如，某水利工程項(xiàng)目借助是三維雷達(dá)檢測(cè)法和取樣分析法來(lái)完成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)檢測(cè)，若兩者差別較大，則需要找出問(wèn)題原因所在，制定相應(yīng)的解決措施，及時(shí)進(jìn)行問(wèn)題處理，為提高檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在水利工程勘察及施工過(guò)程中，如何制定科學(xué)有效的勘察設(shè)計(jì)與施工方案是需要重點(diǎn)考量的問(wèn)題。結(jié)合以往的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，目前常用的技術(shù)手段為工程物探技術(shù)，結(jié)合不同作業(yè)區(qū)域的基本情況，選擇相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)，對(duì)于提高勘察設(shè)計(jì)質(zhì)量和施工方案可操作性有著積極作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 張華青.探析工程物探檢測(cè)方法技術(shù)應(yīng)用與展望[J].智能城市，2019，5（19）：178-179.

[2] 田增彪.探析工程物探檢測(cè)方法技術(shù)應(yīng)用與展望[J].中國(guó)金屬通報(bào)，2019，（3）：287，289.

[3] 王增.工程物探檢測(cè)方法技術(shù)應(yīng)用[J].資源信息與工程，2018，33（2）：11-12.

[4] 王希科，劉凱.淺議水利工程中工程物探技術(shù)的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古水利，2018，（2）：116.