高密度電法在水庫工程探查中的應(yīng)用

1、高密度電法在水庫工程探查中的應(yīng)用許國輝（廣西水利電力勘測設(shè)計研究院， 廣西南寧 530023）摘要：通過在廣西水庫工程山區(qū)特點勘查滲漏實例，說明高密度電法在為加固和未加固水庫工程起到良好的監(jiān)測和檢測作用。關(guān)鍵詞：高密度電法；自然電場法；隱患；滲漏遭受近年來洪澇災(zāi)害和造成嚴(yán)重?fù)p失之后，政府更加重視，投入巨額資金進(jìn)行水利整治。在廣西，水利廳全面組織實施“萬千百十”水利建設(shè)計劃，投入數(shù)十億元實施1500多座水庫除險加固，根治直接威脅人民生命財產(chǎn)和經(jīng)濟發(fā)展安全的心腹大患，并新增10億m3以上庫容。多年受災(zāi)提醒我們：對已加固好的水庫工程，必須提高警覺，利用高新技術(shù)監(jiān)測、檢查隨時間變化是否會出現(xiàn)異常；對未

2、加固的水庫工程、因蟲蟻等生物危害和一些平時難以覺察的細(xì)小隱患，雨季洪水到來時，在洪水的浸泡作用下可能使小隱患變成大隱患，成為新增病險水庫。因此，無論是加固和未加固的水庫工程都要考慮定期或不定期檢測，檢查水庫工程是否存在隱患。目前用于水利工程監(jiān)測和探查隱患的物探技術(shù)主要有三類，即電法勘探、彈性波勘探和電磁類勘探。根據(jù)廣西水庫工程大都靠近山區(qū)，壩高而短，壩體填土不均質(zhì)并且受經(jīng)濟條件限制，故選用高密度電法為主，并輔以自然電場法和常規(guī)電法進(jìn)行探測。1 高密度電法高密度電法因為有許多優(yōu)點而成為探查隱患的主要方法之一，被廣泛應(yīng)用于尋找地下水、環(huán)境地質(zhì)調(diào)查、能源勘探、道路建筑工程和城市建設(shè)工程等方面。高密度

3、電法屬電阻率范疇，是以介質(zhì)電性差異為基礎(chǔ)，研究在施加電場的作用下，地下傳導(dǎo)電流的變化分布規(guī)律。它與常規(guī)電法相比設(shè)置了較高的測點密度，所提供的是二維信息，一定數(shù)量的二維剖面還可以組成一個擬三維圖象，它是電剖面和電測深法的結(jié)合。高密度電法觀測精度高，數(shù)據(jù)采集可靠，對地電結(jié)構(gòu)有一定成像功能，可獲得豐富的地質(zhì)信息。各種隱患在探測成果圖上有明顯、直觀的反映，形象地反映出巖土體地電斷面的電性分布和結(jié)構(gòu)特征。2 探查水庫工程實例2.1 某水庫探查滲漏某水庫是一座一灌溉為主兼顧發(fā)電的大型水庫，總庫量1.07億m3，有效庫容0.7億m3，主壩高42.5m，壩長300多米。水庫1978年動工興建，建成蓄水后，主壩

4、和導(dǎo)流涵洞滲漏嚴(yán)重。19941998年建防滲墻后，仍然存在嚴(yán)重滲漏，下游坡浸潤面積達(dá)5000 m3以上。2001年8月10日一次暴雨過后，導(dǎo)流涵洞出口段內(nèi)左側(cè)噴射出濁水和細(xì)砂，嚴(yán)重影響大壩安全。為探查滲漏原因和位置，采用以高密度電法為主，輔以自然電場電位法的探查方法。在壩頂布置主剖面，壩前水邊、壩下游坡布置參考剖面。壩頂剖面采用三極滾動連續(xù)測深裝置（點距5 m、2 m）和聯(lián)合剖面裝置（點距5 m）測量。點距5m時，電極隔離系數(shù)27層、57 根電極，估計探測深度55 m；點距2 m時，可獲得明顯的淺部壩體地質(zhì)信息。測量結(jié)果，將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理繪制成斷面視電阻率等值線圖（見圖1）。由圖1分析得出巖

5、性電阻率參數(shù)為：砂質(zhì)粘土視電阻率200400.m，全強風(fēng)化黑云母花崗巖視電阻率500800.m，弱微風(fēng)化黑云母花崗巖視電阻率大于800.m。從等值線圖上可以看到有8處低阻體，視電阻率小于100.m，個別處甚至小于50.m?？紤]到旁側(cè)影響外，對照同剖面上有低阻體的ZK04#孔，ZK04#孔20.9829.0 m深度是淤泥（粉土質(zhì)砂）層。以視電阻率50.m等值線為中心，計算低阻體頂板深度系數(shù)為=1/2.74，正好在一般的探測深度系數(shù)1/21/3之內(nèi)，從而圈定出8處低阻體異常，它們正好是庫內(nèi)水往壩下游滲漏的位置，其中號異常體是庫內(nèi)水流向壩下游坡及導(dǎo)流洞的滲漏通道，號異常體是庫內(nèi)水流向下游右山坡及溢洪

6、道的滲漏通道。高密度電法結(jié)果與在原防滲漏墻上打的質(zhì)量檢查孔對比，即取相對視電阻率低或較高的孔段與其相對應(yīng)孔段的滲透系數(shù)對比，共取三組，其數(shù)據(jù)經(jīng)整理后匯成表1。由表1得到：相對視電阻率低的孔段，注水實驗滲透系數(shù)大；相對視電阻率高的孔段，滲透系數(shù)小。當(dāng)庫內(nèi)水位由正常水位175.6m降至174m高程以下時，下游坡只見導(dǎo)流洞和右山坡地表有水流出。此時壩前水邊觀測到的自然電場電位法曲線在壩中間和靠右段位置有明顯低電位反映。從而查明了壩下游坡浸潤滲透和導(dǎo)流洞滲漏的來龍去脈，為工程加固處理提供了依據(jù)。2.2 某水庫六副壩基滲漏探查某水庫六幅壩，長100m以上，壩高13m，填土為朱紅色粘土，巖基為全風(fēng)化、強風(fēng)

7、化泥質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾礫巖。為堪查大壩滲漏，應(yīng)用高密度電法中穩(wěn)納裝置和三極滾動連續(xù)測深裝置，點距2m，電極隔離系數(shù)29層，60根電極，側(cè)線長118m。探測深度35m，滿足探測要求。探測結(jié)果繪成視電阻率斷面等值線圖（圖2），由圖2可見，壩肩原生圖視電阻率100200.m，壩體填土視電阻率60100.m。分析認(rèn)為剖面5864m之間，視電阻率80.m分向兩側(cè)，為泥質(zhì)粉砂巖夾礫巖與泥質(zhì)粉砂巖巖層界線。剖面2358m之間，視電阻率由60.m下降至40.m，埋深8m。剖面80114m，特別是90111m之間，視電阻率由60.m下降至20.m，電測深探測深度為18m。解釋為滲漏異常，為巖基破碎，泥質(zhì)充填引起視電阻率變低。在探測前已經(jīng)灌漿結(jié)束，但灌漿深度只有10m，遠(yuǎn)達(dá)不到此深度，所以灌后仍同灌前一樣漏水。異常高程94.8m，比下游漏水出口點高程91m高出3.8m。3 結(jié)束語通過上述高密度電法探測實例，對山區(qū)高壩或一般壩體的滲漏，都可從壩剖面斷面視電阻率等值線圖直觀、形象地反映出巖土體