鐘紅霞
(湖南水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 長(zhǎng)沙市 410131)
某水庫(kù)在大壩除險(xiǎn)加固處理中采用塑性混凝土防滲墻的處理措施,主要設(shè)計(jì)參數(shù)為:混凝土防滲墻厚60 cm,墻深40.0 m,設(shè)計(jì)槽段長(zhǎng)6.0 m,混凝土防滲約長(zhǎng)308.0 m,共計(jì)51 個(gè)槽段。主要質(zhì)量控制指標(biāo)為:防滲墻厚度不小于0.6 m;垂直防滲墻滲透系數(shù)達(dá)到k=i×10-7cm/s;保證墻體連續(xù)性,混凝土抗壓強(qiáng)度≥2.5 MPa。
為了對(duì)塑性混凝土防滲墻施工質(zhì)量作出評(píng)判,本次采用了破損法(塑性混凝土防滲墻墻內(nèi)鉆孔和開挖法)非破損法(高密度電法)對(duì)塑性混凝土防滲墻進(jìn)行檢測(cè)。破損法是很直觀和常見的方法,這里不贅述。下面介紹高密度電法(物理勘探法)在本水庫(kù)塑性混凝土防滲墻質(zhì)量檢測(cè)中的運(yùn)用。
高密度電法的基本原理與傳統(tǒng)的電阻率法完全相同,它仍是以被探測(cè)體的導(dǎo)電性差異為基礎(chǔ)的電探方法,研究在施加電場(chǎng)的作用下,地下傳導(dǎo)電流的分布規(guī)律。地下傳導(dǎo)電流的分布規(guī)律是:高阻體(空腔、完整墻體等)排斥電流,低阻體(泥土、夾泥等)吸收電流。在視電阻率斷面上,高阻體呈現(xiàn)高阻異常,低阻體呈現(xiàn)低阻異常,異常的大小、位置與實(shí)體存在一定對(duì)應(yīng)關(guān)系。
當(dāng)防滲墻體內(nèi)夾泥或膠結(jié)較差時(shí),其對(duì)應(yīng)部位視電阻率將明顯變小,與正常的混凝土防滲墻產(chǎn)生較大差別,從而為高密度電法檢測(cè)防滲墻質(zhì)量提供了檢測(cè)依據(jù)。高密度電法的物理前提是地下介質(zhì)間的導(dǎo)電性差異。同常規(guī)電阻率法一樣,它通過A、B電極向地下供電流I,然后在M、N 極間測(cè)量電位差△U,從而可求得該點(diǎn)(M、N 之間)的視電阻率值ρ(圖1)。
圖1 高密度電法原理圖
式中 ρ——巖土層視電阻率(Ω/m);
△U——電位差(V);
I——供電電流(A);
K——裝置系數(shù)(與電極間距有關(guān))。
高密度電法實(shí)際上是一種陣列勘探方法,野外測(cè)量時(shí)只需將全部電極(幾十至上百根)布置于測(cè)點(diǎn)上,然后利用程控電極轉(zhuǎn)換開關(guān)和微機(jī)工程電測(cè)儀便可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速和自動(dòng)采集。高密度電法采用密集的電極排列進(jìn)行縱、橫向連續(xù)數(shù)據(jù)采集,可獲得豐富的地質(zhì)信息,該方法可了解排列段下地層電性的縱、橫向變化。本次工作儀器采用DUK-2B 高密度電法測(cè)量系統(tǒng)。用溫納施倫貝爾法觀測(cè),采用5 m 電極間距,電極數(shù)60 個(gè),剖面數(shù)N=18。野外觀測(cè)時(shí),每個(gè)排列的觀測(cè)始末均對(duì)儀器的電源電壓進(jìn)行檢查,對(duì)于儀器電源電壓低于規(guī)定時(shí),及時(shí)更換電池。對(duì)觀測(cè)中出現(xiàn)誤差較大的點(diǎn),均在現(xiàn)場(chǎng)查明原因并進(jìn)行及時(shí)處理,必要時(shí)進(jìn)行重復(fù)觀測(cè)(圖2)。
圖2 高密度電法工作過程示意圖
根據(jù)壩體巖性的電性特征,選擇合理的等值線間隔和色彩,最終形成高密度檢測(cè)成果圖。通過對(duì)比分析, 掌握防滲體介質(zhì)的視電阻率變化特征及不同電阻率介質(zhì)層體的分布形態(tài), 進(jìn)而判識(shí)防滲體內(nèi)部是否有裂縫或其他不良結(jié)構(gòu)現(xiàn)象存在。剖面縱軸為壩頂面向下埋深,橫軸為點(diǎn)號(hào)(或大壩設(shè)計(jì)樁號(hào)單位m),色標(biāo)為反演模型視電阻率值(單位Ω/m)。
在正常情況下,塑性混凝土防滲墻的斷面上,斷面上視電阻率等值線扭曲和畸變較小,沿深度方向開啟型分布,不出現(xiàn)閉合等值線,說明該區(qū)段內(nèi)混凝土防滲墻的質(zhì)量較好,沒有明顯的滲漏點(diǎn)。而塑性混凝土防滲墻出現(xiàn)裂隙漏水或破損滲漏的地方, 視電阻率斷面等值線都有明顯的低阻扭曲、畸變帶或局部低阻異常,根據(jù)這些異常分布,可發(fā)現(xiàn)防滲墻質(zhì)量可疑的位置。
從該大壩防滲墻高密度電法檢測(cè)成果圖(圖3)可知,電阻率等值線整體分布較為均勻,說明大壩防滲墻連續(xù)性較好;在樁號(hào)0+125m、深度(13~16)m 以及樁號(hào)0+195m、深度(14~16)m 位置出現(xiàn)兩個(gè)電阻率低阻異常而且等值線呈閉合狀,推測(cè)是由于防滲墻在這兩處存在夾泥或槽段搭界缺陷所致。
圖3 某庫(kù)大壩防滲墻高密度電法檢測(cè)成果圖
高密度電法雖然不能對(duì)塑性混凝土防滲墻的質(zhì)量給出很精確的量的規(guī)定,但對(duì)塑性混凝土防滲墻的深度檢測(cè)給出了較為直觀的數(shù)據(jù),對(duì)破損法起到了彌補(bǔ)作用,也是破損法無法替代的。
高密度電法觀測(cè)精度高,數(shù)據(jù)采集可靠,對(duì)地電結(jié)構(gòu)有一定成像功能,可獲得豐富的信息。各種隱患在探測(cè)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。對(duì)防滲墻等被檢測(cè)物體實(shí)行無損檢測(cè),從而避免了對(duì)被測(cè)體產(chǎn)生不必要的破壞,保證了墻體的完整性。