肖云川/重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院

物探與鉆探技術(shù)結(jié)合分析嶄龍埡水庫庫岸滲流位置

肖云川/重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院

該文結(jié)合重慶市永川區(qū)嶄龍埡水庫的現(xiàn)場(chǎng)鉆孔地下水位觀測(cè)成果資料 、高密度電阻率測(cè)深法成果資料, 通過物探與鉆探相結(jié)合確定大壩滲流的位置, 為準(zhǔn)確處理滲流問題提供依據(jù)。

高密度電阻率探測(cè)法；鉆孔；滲流

一、工程概況

嶄龍埡水庫位于永川區(qū)茶山竹海街道辦事處紅星村，所在河流屬長江水系臨江河支流。距永川市中心約15km，其中有0.3km為鄉(xiāng)村機(jī)耕道。該水庫是一座以區(qū)主城區(qū)飲水為主，兼防洪、灌溉于一體的小(2)型水利工程。

樞紐工程由大壩、溢流堰、放水設(shè)施組成。

現(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)庫盆的土工膜多處出現(xiàn)破損，靠近庫尾的土工膜覆蓋層已經(jīng)被水流沖刷掉，導(dǎo)致土工膜直接暴露出來，并且已經(jīng)變形。庫盆中間多股泉水向庫內(nèi)流動(dòng)，庫內(nèi)土工膜已完全被破損，已起不到防滲的作用。出現(xiàn)了明顯的滲漏。

為了解決水庫集中滲漏通道的位置，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，采用水位觀測(cè)孔觀測(cè)水位和高密度電阻率測(cè)深法確定水庫集中滲漏的位置。

二、水庫物探與鉆探綜合檢測(cè)

（一）高密度電法及技術(shù)要求

1.數(shù)據(jù)采集。

物探工作測(cè)線布置的原則是在保證能夠采集較好質(zhì)量數(shù)據(jù)的同時(shí)使測(cè)線與地質(zhì)剖面基本一致。為滿足勘探深度及兼顧勘察測(cè)線全斷面地電剖面的需要，本次高密度電法采取溫納測(cè)深裝置。在現(xiàn)場(chǎng)電極布置完畢后，均進(jìn)行電極接地測(cè)試，以保證電極接地良好，然后進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試。測(cè)試過程中，仔細(xì)觀察各測(cè)試要素，區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)的異?，F(xiàn)象，保證觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠。

2.技術(shù)要求。

本次物探工作技術(shù)按照《技術(shù)要求》、《DZ/T0072-92電阻率測(cè)深法技術(shù)規(guī)程》和《DZ/T0072-93電阻率測(cè)深法技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行。其主要技術(shù)要求如下：

（1）測(cè)網(wǎng)布設(shè)原則

① 測(cè)線方向應(yīng)盡量垂直勘查對(duì)象的總體走向，必要時(shí)分段控制。

② 測(cè)線應(yīng)與勘探線重合。

③ 測(cè)線應(yīng)盡量避開不利于施工的地形地物。

④ 線距50～100米，測(cè)線長度應(yīng)大于勘探對(duì)象寬度的2/3。

（2）電極排列方向

① 電極排列方向應(yīng)盡可能與測(cè)線垂直。

② 同一測(cè)區(qū)測(cè)點(diǎn)的電極排列方向盡量保持一致。

③ 地形坡度較大時(shí)，可與地形等高線平行。

④ 適當(dāng)考慮通行、接地條件、施工方便等因素。

（3）電極接地及布置

① 盡量減小接地電阻，供電電流應(yīng)大于50mA。

② 當(dāng)電極無法置于預(yù)定接地點(diǎn)時(shí)，垂直移動(dòng)的距離應(yīng)小于AB/2的1/40；若沿測(cè)線方向移動(dòng)時(shí)，應(yīng)小于AB/2的1％，超過1％時(shí)重新計(jì)算K值。

③ 布置MN時(shí)，與AB方向的偏離度應(yīng)小于±3o。

（4）測(cè)點(diǎn)定位

測(cè)點(diǎn)的平面位置用測(cè)量儀器確定，測(cè)線的端點(diǎn)均用木樁做標(biāo)記并記錄。

（5）觀測(cè)結(jié)果質(zhì)量檢查及評(píng)價(jià)

①重復(fù)觀測(cè)

單次觀測(cè)難以保證精度的極距或電測(cè)深曲線無規(guī)律的極距，須進(jìn)行重復(fù)觀測(cè)。其有效數(shù)值的算術(shù)平均值作為該測(cè)點(diǎn)最終的基本觀測(cè)數(shù)據(jù)。

②自檢觀測(cè)

對(duì)電測(cè)深曲線上的畸變點(diǎn)以及基本觀測(cè)質(zhì)量有疑異的測(cè)段，應(yīng)進(jìn)行自我檢查觀測(cè)。將測(cè)量電極重新布設(shè)或改變供電電極的接地狀況，且供電電流的改變量應(yīng)大于25％，如證明基本觀測(cè)確實(shí)有誤時(shí)，可用檢查數(shù)據(jù)代替。

③系統(tǒng)檢查觀測(cè)

基本觀測(cè)到一定階段或全區(qū)基本觀測(cè)結(jié)束后，對(duì)總工作量3～5％的測(cè)深點(diǎn)應(yīng)重新布極觀測(cè)檢查，通過單個(gè)極距的相對(duì)誤差來判定該測(cè)點(diǎn)是否有效，最終由全區(qū)系統(tǒng)檢查觀測(cè)結(jié)果所統(tǒng)計(jì)的均方相對(duì)誤差評(píng)價(jià)觀測(cè)質(zhì)量。

3.測(cè)線布置及工作參數(shù)。

根據(jù)要求，本次測(cè)試根據(jù)地形情況及目的要求電極距布置為2m，采集數(shù)據(jù)滾動(dòng)層數(shù)。

4.儀器及其性能。

儀器采用重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的DUK-2A多功能高密度電法系統(tǒng)。DUK-2A多功能高密度電法系統(tǒng)由DZD-6型多功能直流激電儀和多路電極轉(zhuǎn)換器組成，儀器性能良好，技術(shù)指標(biāo)如下：（1）儀器絕緣性能良好，各測(cè)程輸入阻抗不小于30兆歐，線路間絕緣電阻不小于500MΩ/100V；（2）轉(zhuǎn)換電極總數(shù)為60路，測(cè)量最大電壓+4V，測(cè)量誤差+1％+1個(gè)字，測(cè)量電流精度+0.6％+1個(gè)字，測(cè)量電流分辨率0.01mA，對(duì)50Hz工頻壓制優(yōu)于80dB。（3）全數(shù)字化自動(dòng)測(cè)量，對(duì)自然電位、漂移及電極極化進(jìn)行自動(dòng)極化補(bǔ)償；屏幕液晶漢字顯示且測(cè)試數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)；數(shù)據(jù)可直接傳入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字化解釋。

（二）物探工作測(cè)線布置及成果分析

1.工作測(cè)線布置。

W313和 W314兩剖面為第一次測(cè)，W316和 W317兩條剖面為第二次測(cè)。W313、W314、W316、W317工作測(cè)線布置如圖1所示。

圖1

2.物探成果。

通過永川茶山竹海嶄龍埡水庫的現(xiàn)場(chǎng)物探勘測(cè)工作，獲得了可靠的物探資料。剖面通過軟件計(jì)算和三次反演所得。

圖2 W313剖面反演圖

圖3 W316剖面反演圖

W313、W316剖面為同一側(cè)即水庫右側(cè)的剖面，W316剖面是在W313剖面位置面向下移動(dòng)12米的位置。W313剖面的異常在W316中都有相同的反應(yīng)，故此處就以W316剖面來解釋。剖面W316出現(xiàn)三個(gè)小范圍異常，即 32m～42m水平位置，3m～11m深度范圍出現(xiàn)低阻異常，推斷可能為破碎帶含水，泥質(zhì)填充；74m～82m水平位置，3m～6.2m深度范圍出現(xiàn)低阻異常，推斷可能為破碎帶含水，泥質(zhì)填充；89m～100m水平位置，5m～12m深度范圍內(nèi)出現(xiàn)低阻異常，推斷可能為破碎帶含水，泥質(zhì)填充。剖面最左側(cè)出現(xiàn)一條帶狀低阻異常，推斷可能為含水破碎帶，剖面7.5m深度以下出現(xiàn)大面積低阻異常如圖所示，水平范圍為40m～72m,推斷可能為破碎帶或含水層。

圖4 W314剖面反演圖

W314號(hào)剖面位于水庫上面的公路上，根據(jù)反演圖來看，剖面大部分區(qū)域電阻值都較基巖低，以此推斷剖面大部分都是破碎帶。其中有三個(gè)區(qū)域阻值極低（如圖所示），分別為21m～26m水平位置，3m～5m深度范圍，64m～68m水平位置，4m～6m深度范圍，推斷可能為含水泥質(zhì)填充區(qū)域；40m～62m水平位置，21m深度以下范圍，推斷可能為含水層或含水通道。

圖5 W317剖面反演圖

W317號(hào)剖面位于水庫邊緣，如W317剖面反演圖所示，剖面出現(xiàn)大面積低阻異常，推斷可能為含水破碎帶或含水層。

（三）鉆孔布置及水位觀測(cè)結(jié)果

1.鉆孔布置。

本次勘察沿庫周布設(shè)5個(gè)長期水位觀測(cè)孔，左、右岸分別布設(shè)2個(gè)觀測(cè)孔，庫尾布設(shè)1個(gè)觀測(cè)孔，孔間距50～100m。根據(jù)地貌成因特征，庫區(qū)為褶皺抬升低山地貌。

庫區(qū)未見斷層發(fā)育；屬于相對(duì)穩(wěn)定弱震環(huán)境，庫區(qū)穩(wěn)定性好。

庫區(qū)位于東山背斜南東翼的逆斷層尾部，出露地層為三疊系上統(tǒng)須家河組（T3xj）灰白色砂巖與灰、灰黑色泥頁巖，巖層產(chǎn)狀為125°～127°∠41°～43°，傾向庫內(nèi)偏右岸。庫區(qū)兩岸風(fēng)化砂巖主要發(fā)育有兩組裂隙：裂隙1：280°∠60°，裂面平直，無明顯沖填物，延伸長度約2m，間距1～2條/m，裂隙寬度小于2.0cm，結(jié)合程度好；裂隙2：30°∠80°，裂面平直，有少量充填物，延伸長度約3m，間距1～2條/m，裂隙寬度約3cm，結(jié)合程度一般。第四系地層為灰黃色粉質(zhì)粘土，可塑，稍濕，分布于沖溝底部，厚度較薄，一般1.0～2.0m。

由于庫區(qū)第四系松散層厚度薄，且分布范圍小，因此庫區(qū)地下水主要為基巖裂隙水。根據(jù)相關(guān)水利工程經(jīng)驗(yàn)，庫水和庫區(qū)地下水對(duì)混凝土和混凝土的鋼筋無腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。庫區(qū)巖層風(fēng)化形式主要以風(fēng)化剝蝕為主，表現(xiàn)為碎屑狀風(fēng)化。

2.水位觀測(cè)結(jié)果分析。

本工程自2013年7月8日起，2013年8月14日截止，共對(duì)庫區(qū)水位觀測(cè)孔觀測(cè)8次，觀測(cè)頻率5～7天/次。觀測(cè)數(shù)據(jù)表明：ZK1與ZK3地下水水位穩(wěn)定，且高于庫水位；ZK2、ZK4、ZK5地下水水位變化較大，且低于庫水位。通過水庫單孔地下水位曲線分析（詳見嶄龍埡水庫單孔地下水位曲線及相對(duì)不透水層底界線）：庫水存在向ZK2和ZK5方向滲漏，存在ZK4方向滲漏的可能。單孔地下水位曲線及相對(duì)不透水層底界限圖如圖6所示。

圖6

三、結(jié)束語

由于此次所探測(cè)的目標(biāo)坑道廢棄太久，很可能已經(jīng)垮塌，而且目標(biāo)較小，從所測(cè)的結(jié)果來看很難從圖中分辨出來，必須與鉆探結(jié)合驗(yàn)證。通過水庫單孔地下水位曲線分析，庫水存在向ZK2和ZK5方向滲漏，存在ZK4方向滲漏的可能。綜上所述，通過物探與鉆探技術(shù)相結(jié)合的方法，結(jié)合庫區(qū)原存在開挖煤坑通道，煤坑通道高程位于728.00m（右岸）～729.00m（左岸）。通過物探與鉆探技術(shù)相結(jié)合的方法，確定水庫庫岸的滲漏位置，為類似的水庫滲漏的處理提供借鑒。

[1] 范維強(qiáng)，李君源.物探與鉆探方法相結(jié)合在工程地質(zhì)勘查中的應(yīng)用[J].水利發(fā)電學(xué)報(bào).2005(7)

[2] 趙志宏，邢慶祝．綜合物探技術(shù)在水庫堤防滲漏通道探測(cè)中的應(yīng)用[J].礦產(chǎn)勘查.2011(3)

[3] 張惠杉.物探與鉆孔分析山美水庫大壩滲流[J].水利科技.2009(2)

[4] 程耀榮.物探與鉆探在工程地質(zhì)勘察中的具體應(yīng)用[J].河南科技.2013(2)

項(xiàng)目資助：

2016年度重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級(jí)科研經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目。

項(xiàng)目名稱：

物探與鉆探技術(shù)結(jié)合分析嶄龍埡水庫庫岸滲流位置，項(xiàng)目編號(hào)K201622。

肖云川（1985－），男，重慶永川人，講師，主要從事水利工程方面的教學(xué)與研究工作。