聯(lián)合物探方法在堤防滲漏檢測中的應(yīng)用

殷 成，劉洪鋮

（吉林省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，吉林長春 130021）

0 引言

堤防主要指沿河流、渠道、湖泊、分洪區(qū)、居民區(qū)、農(nóng)田區(qū)等的邊緣修建的擋水建筑物。目的是防御洪水泛濫，保護(hù)人民生命和財(cái)產(chǎn)安全。堤防在長期自然作用下，強(qiáng)度減弱出現(xiàn)裂隙，植物根系破壞、動物洞穴破壞等因素對堤身產(chǎn)生不利作用，出現(xiàn)滲漏問題，嚴(yán)重的出現(xiàn)涌水涌砂現(xiàn)象[1，2]。如何迅速排查這種安全隱患，及時地除險(xiǎn)加固，是確保堤防安全的重要內(nèi)容。既滿足時間的緊迫性，又滿足不對堤身再破壞的原則，高效、無損的檢測方法就顯得無比重要[3]，而聯(lián)合物探方法很好地滿足技術(shù)要求，多方法結(jié)果對比，在某堤防應(yīng)用中準(zhǔn)確地找到滲漏位置及分布。

1 聯(lián)合物探方法

1.1 自然電位法

無需供電，在自然情況下，測得地面兩點(diǎn)存在一定的電位差，通過分析電位差解決地質(zhì)問題。測量方式主要有電位測量、梯度測量和環(huán)形測量。前兩種方法常用于剖面位置異常區(qū)分析，而環(huán)形測量多用于確定地下水流方向。通過電位的異常及分布特征，實(shí)現(xiàn)探測目的[4-7]。

1.2 微動法

地球表面時刻做無規(guī)則的微幅振動，振動信號包括體波和面波，其中面波信號占70%以上[8]，天然微動信號通過濾波、空間自相關(guān)提取頻散、反演等數(shù)據(jù)處理，可得到視橫波速度。微動法又稱天然面波法，該方法具有不受電磁干擾、低阻屏蔽作用影響，易于鋪設(shè)，探測深度大等特點(diǎn)，發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛[9，10]。

1.3 直流電法

在人工源直流電場下，各電極點(diǎn)接收的傳導(dǎo)電流的大小，根據(jù)地下介質(zhì)電性差異，分析電流的分布規(guī)律，推斷地下的地質(zhì)情況[11，12]。高密度電法具有高效、高分辨率、數(shù)據(jù)豐富等特點(diǎn)，在工程勘察、檢測等方面，被廣泛應(yīng)用[13]。

2 實(shí)例分析

2.1 工程概況

吉林省某堤防線路大部分地貌為漫灘，地層巖性主要為第四系全新統(tǒng)沖洪積層及第四系風(fēng)積層，大部分具有雙層結(jié)構(gòu)。堤身材料來源于堤線附近，人工堆積的壤土和細(xì)砂。堤基表層大部分為壤土層，局部為細(xì)砂層，堤基下部為礫質(zhì)粗砂或卵礫石。

在背水坡，發(fā)現(xiàn)堤內(nèi)有滲漏、管涌現(xiàn)象。距戧臺約8.0 m，長100.0 m范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)多處管涌點(diǎn)。采用聯(lián)合物探方法進(jìn)行探測，找出滲漏范圍和空間分布情況，分析滲漏、管涌問題原因。

2.2 工作布置

根據(jù)是否有水滲漏，產(chǎn)生不同的物性差異作為分析基礎(chǔ)，布置如圖1所示的4條剖面。

圖1 工作布置圖

其中A-A′，B-B′，D-D′在堤外護(hù)坡、堤頂和堤內(nèi)護(hù)坡分別作了3條高密度電法剖面；BB′，C-C′分別在堤頂兩側(cè)作了微動法和自然電位法剖面。剖面長度均為195.0 m。

自然電位法，測量方式為電位觀測法，點(diǎn)距5.0 m，異常區(qū)加密點(diǎn)距2.5 m。在測區(qū)遠(yuǎn)端，自然電位平穩(wěn)的地區(qū)作為電位總基點(diǎn)。

微動法，鋪設(shè)方式為線性剖鋪設(shè)，臺間距5.0 m，采樣頻率為100 kHz，觀測時間為30 min。

高密度電法，測量方式為溫納一施倫貝爾裝置，點(diǎn)距3.0 m，電極70根，隔離系數(shù)1～32，沿測線滾動采集。

2.3 成果解譯分析

對于單條剖面，選取剖面B-B′為例，分別進(jìn)行解譯分析。對于多條剖面，進(jìn)行綜合分析，確定滲漏空間分布。

2.3.1 自然電位法

如圖2所示，自然電位在樁號0+010.0~0+020.0，0+045.0~0+055.0，0+070.0~0+075.0，0+097.0~0+115.0，0+153.0~0+160.0 m呈現(xiàn)低電位異常區(qū)。推測可能存在滲漏問題。

圖2 自然電位差曲線圖

2.3.2 微動法

如圖3所示，微動法在樁號0+014.0~0+025.0，0+050.0~0+075.0，0+090.0~0+134.0，0+156.0~0+168.0，0+175.0~0+190.0 m處，波速呈現(xiàn)出下凹形低速異常區(qū)，推測可能存在滲漏，有水存在，導(dǎo)致壤土成泥或砂含水，使得波速變低。

圖3 微動法視橫波速度剖面圖

2.3.3 高密度電法

如圖4所示，高密度電法在樁號0+015.0~0+020.0，0+060.0~0+080.0，0+085.0~0+090.0，0+095.0~0+100.0，0+110.0~0+120.0，0+123.0~0+125.0，0+129.0~0+131.0，0+153.0~0+155.0，0+184.0~0+186.0 m呈現(xiàn)明顯低阻異常區(qū)，推測可能存在滲漏。

圖4 高密度電法視電阻率剖面圖

2.3.4綜合分析

根據(jù)自然電位曲線確定可能滲漏剖面位置；根據(jù)微動法面波速度剖面、高密度電法視電阻率剖面確定可能滲漏范圍、滲漏深度；根據(jù)多條高密度電法視電阻率剖面，確定滲漏通道，空間分布。

如圖5所示，在堤外護(hù)坡、堤頂和堤內(nèi)護(hù)坡上的3條高密度電法視電阻率剖面，根據(jù)異常范圍，確定滲流通道，解譯得出堤防滲漏段的滲漏通道和空間分布。

圖5 多條高密度電法視電阻率剖面圖

3 結(jié)語

解譯滲漏出水口位置同已知滲漏點(diǎn)、管涌點(diǎn)位置對應(yīng)較好，對解譯可能存在滲漏區(qū)進(jìn)行坑、槽探，驗(yàn)證了分析成果的正確性。根據(jù)解譯成果，異常區(qū)大致高程在145.0 m，結(jié)合地質(zhì)資料，初步推測滲漏區(qū)位于腳槽與截滲墻接觸帶附近，密閉不良導(dǎo)致滲漏。在堤防滲漏檢測方面，聯(lián)合物探法通過不同方法分析不同的物性差異，綜合分析，減少多解性，提高準(zhǔn)確性，更高效、更及時地滿足探測要求，對后期的除險(xiǎn)加固具有指導(dǎo)意義。