新开水库堤坝渗漏勘探案例

2022-05-12
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        2018年12月18日我公司组织相关专业技术人员进行现场数据采集工作。

        使用高密度电法检查大坝渗漏后给新开大坝建设好防渗墙后在巡查新开水库时还发现存在很明显的流水现象,随后海口水利水电局相关人员到现场查看渗漏情况,查出渗漏位置并制定处理方案。为解决大坝渗漏问题,就必须制定合理有效的处理方案。但在制定有效的治理方案之前必须先调查清楚水库渗漏的位置及原因。为清楚水库渗漏的位置及原因,海南诚和源水务工程质量检测有限公司委托我公司对大坝进行渗漏检测。


        通过专业的堤坝管涌检测仪对法常水库疑似漏水位置进行探测, 对堤坝地质裂隙、施工等工程隐患做出全面分析,找出大坝漏水、渗水或在未来一段时间可能产生漏水的工程隐患,为灌浆等修复工程提
供数据支撑。


ADMT 型堤坝管涌仪探测水坝渗漏机理:

        ADMT 型堤坝管涌检测仪是利用大地天然电磁场作为工作场源, 研究地球内部的电性结构,依据不同频率的电磁波在导电媒质中具有 不同趋肤深度的原理,在地表测量由高频至低频的地球电磁响应序列, 研究地下不同深度地质体的电性变化差异,确定地下地质体的赋存状 态。仪器是通过测量天然电场强弱来反应地下电阻率变化,通过对地 下电阻率变化的分析判断,找出堤坝漏水点、蚁穴漏水点、基岩地基 漏水点等地质问题。 


ADMT 型堤坝管涌仪探测水坝渗漏的工作原理:

        水库发生渗漏地质问题时,渗漏区域岩土介质的电阻率会出现明显下降,堤坝管涌检测仪通过不同频率的电磁波对地下不同深度岩层电阻率的探测,获得大坝断面中岩土介质的电阻率分布图,进一步推断大坝的结构分布和状态,并分析电阻率分布图出现异常区域的电性参数变化情况,来进行地质分析解释,确定岩土介质中的渗漏位置、分布特征等具体参数。 


天然电法工作原理计算与分析
        地面电磁波发送到地下,电磁波在岩土中的传播遵循 Maxwell 方程。如果假设大多数地下岩土为无磁性物质,并且宏观上均匀导电,
不存在电荷积累, Maxwell 方程就可简化为: 
(1)        } ∇2H + k2H = 0              
 
                  ∇2E + k2E = 0 


             式中 k 称为波数(或传播系数)


                  k = [ωμε2− iωσμ]1/2                    
 
(2)传播系数 k 为复数,令 k = b + ia,其中:a 称为相位系数,b 称为吸收系数。 
 
在 MT 系列天然电场物探仪测量的电磁波频率范围内(0.1Hz~5KHz),通常可以忽略位移电流,这时
K 进一步简化为: 
 
                   k = −iωμσ


(3)波组抗与电阻率: 
 
有亥姆霍兹方程变化的磁场感生出变化的电场,我们有磁电关系:

                   E/H = − iωρ/K                         

(4)表面阻抗 Z 定义为地表电场和磁场水平分量的比值。在均匀大地的情况下,此阻抗与入射场的极化无关,和地电阻率以及电磁场的
频率有关: 

                    Z = E/H  = ωμρeiπ/41/2                   
 
(5)式可用于确定大地的电阻率: 
 
                     ρ = 1/5f* E/H2
                    
(6) 趋肤深度: 

在无磁性介质中,趋肤深度公式为:

                     δ ≈ 503(ρ/f)1/2         

               
(7)由上式可知,电磁波的穿透深度与频率、电阻率有关系。频率一定,电阻率越高穿透深度越大,电阻率一定,频率越低穿透深度越大。 


设备组成

        数据采集系统由主机、连接线、电极系统三部分组成。主机通过连接线控制电极与电磁探棒的供电和测量状态,并接受、储存测量数据。数据采集结果自动存入主机。然后通过计算机将数据转换成处理软件要求的数据格式,经相应处理模块进行畸变点剔除、矫正等预处理后,做成电阻率分布图。 
 
        设备具有以下优点:使用简单、操作方便适用于任何场地,方便携带一个人即可完成操作,测量速度快,数据准确、抗干扰能力强。


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设备主机及配件


现场勘查情况

        大坝为均质土坝,坝顶路面较平整,未发现明显变形和裂缝;上游护坡基本完好,未发现有塌陷、损坏现象;下游草皮护坡养护较好, 排水棱体表面平整,未发现泥土等杂物覆盖堵塞,大坝坝脚的排水棱体处有集中渗漏点,左坝肩下游坝坡处有出水点,下游排水沟坝脚处有出水点。大坝内有十多米的防渗墙。
        为如实的了解新开水库的渗漏位置及原因,以便制定出合理有效且节约的治理方案,解决新开水库的安全隐患。 


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现场探测和成果分析

        为了详细检测坝体右侧,我们在大坝右侧总共设计 2 条测线,点距均为3m。在大坝左测设计1条线,点距为2m。4 号线在大坝上面由右边往左边测量,一共测试102米测试 34 个点,测试线离大坝防渗墙较近在防渗墙左边


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4号线测量现场



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4号线等值线图


结论:图中的蓝色区域为电阻率异常区、红色为高阻区域。 4号测线为在大坝上部测量,由于右边为防渗墙,电阻率值相对于周围岩层电阻率值最大,从图6中我们可以看到15号点9-12米左右深度为该条测线电阻率值较小的地方,推测此点位附近存在异常。同时,在6号点与8号点的位置在24-27米左右深度为该条测线电阻率值变化较大,深度较深在防渗墙以下。 


5号线在大坝中间位置由右边往左边测量,一共测试72米测试24个点,离下方渗漏点比较近

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5号线现场测试


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5号线等值线图


结论:5号线在大坝中间测量,下方为明显渗漏点,根据图9中我们能看出3-5号点在深度3-5米处有明显的低阻异常,并与上方4号线的15号点相对应,在6-9米处9号点和13号点15号点均有异常可能会有水流出,此次需要注意防范。


6号线在大坝上方从左边往右边测量,一共测试100米长,点距为2米,测试点50个点

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6号线测试现场


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6号线等值线图


结论: 6号线在大坝上方测量,旁边为防渗墙,从图12等值线图中我们能看出在20米内并无异常,但是在21米-24米处24-25号点之间有异常点,根据当地情况有可能为破碎构造地区,有可能发生渗漏。其余区域在构造比较完整,根据当地水文地质情况应当为正常构造。

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