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        三維電阻率CT掃描技術(shù)應(yīng)用于水利工程地下連續(xù)墻質(zhì)量檢測的方法研究

        2018-12-31 00:00:00印紅軍
        水能經(jīng)濟(jì) 2018年10期

        【摘要】地下連續(xù)墻在堤防及水庫除險(xiǎn)加固中起到至關(guān)重要的作用。因其工程具有隱蔽性,如何檢測地下連續(xù)墻工程質(zhì)量,是檢測人員面臨的難題。本文旨在利用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬的方法探討三維電阻率CT掃描技術(shù)應(yīng)用于該領(lǐng)域的可行性。

        【關(guān)鍵詞】 地下連續(xù)墻 ;三維電阻率CT掃描

        一、引言

        地下連續(xù)墻在堤防及水庫除險(xiǎn)加固中起到至關(guān)重要的作用。因其工程具有隱蔽性,如何檢測地下連續(xù)墻工程質(zhì)量,是檢測人員面臨的難題。目前常規(guī)檢測方法包括鉆芯法、圍井法、彈性波法、地質(zhì)雷達(dá)法、電阻率法及CSAMT法等,然而上述幾種方法都因其自身局限性,未能完全得到業(yè)界的普遍認(rèn)可。

        三維電阻率CT掃描技術(shù)在地質(zhì)勘察中應(yīng)用已經(jīng)比較普遍,但在水利上少有應(yīng)用。我們知道,一維、二維電阻率法前提假設(shè)是地下空間體為均勻?qū)訝畎肟臻g,而實(shí)際情況勘測目標(biāo)體常為三維結(jié)構(gòu),那么采用一維、二維方法必然存在誤差,只有采用三維電阻率法才有可能探測出像地下連續(xù)墻這樣的立體結(jié)構(gòu)。本文旨在利用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬的方法探討三維電阻率CT掃描技術(shù)應(yīng)用于該領(lǐng)域的可行性。

        二、三維電阻率CT掃描原理

        三維電阻率CT掃描是在二維高密度電法勘探基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,通常是將直線型電極排列的數(shù)據(jù)采集觀測系統(tǒng)設(shè)置成面積型的網(wǎng)格排列的觀測系統(tǒng),以便接收到三維空間更豐富的電性信息,并通過數(shù)據(jù)處理軟件反演得到地下目標(biāo)體的三維電阻率圖像。

        三、模型設(shè)置

        地下連續(xù)墻模型:某水庫大壩除險(xiǎn)加固采用切槽混凝土連續(xù)墻,墻體長50m,寬60cm,墻頂埋深:1.0m,墻底埋深:11.0m,墻體混凝土電阻率:100Ω.m;壩體填筑土壤電阻率:10Ω.m;墻頂樁號25m~27m位置處,地下2m~4m墻體不連續(xù),不連續(xù)處電阻率為20Ω.m。

        四、數(shù)值模擬計(jì)算

        文中采用齊次邊界條件下的有限單元法對上述三維地下連續(xù)墻體的電阻率異常進(jìn)行數(shù)值模擬。為了更貼近實(shí)際采集數(shù)據(jù),我們在正演模擬的計(jì)算結(jié)果中添加進(jìn)10%的隨機(jī)誤差,再將添加了隨機(jī)誤差后的數(shù)據(jù)參加反演,反演結(jié)果繪制成三維切片圖。

        從圖2中可以看出墻體樁號26m處顏色明顯變淺,電阻率小于正?;炷翂w電阻率,但是在深度上缺陷位置表現(xiàn)并不明顯。由此可以看出采用三維電阻率CT掃描法檢測地下連續(xù)墻質(zhì)量是可行的,但是必須同時配合鉆機(jī)抽芯加以驗(yàn)證。

        五、結(jié)語

        目前針對地下連續(xù)墻檢測的方法研究很多,然而在實(shí)際應(yīng)用中效果并不明顯,分析其原因:首先,物探方法檢測地下連續(xù)墻,影響其效果的因素很多,其中最主要的因素是墻體與筑壩土體的物性差異,差異越大,檢測效果越好。在開展檢測工作之前應(yīng)該做好物性分析,對于某些墻體電阻率與筑壩土體電阻率接近的情況,三維電阻率CT掃描法就無法取得相應(yīng)效果,此時就應(yīng)該考慮采用其他檢測方法,不能一概而論。

        其次,相比于地質(zhì)勘察,實(shí)際地下連續(xù)墻檢測更加復(fù)雜。因堤防本身是三維立體結(jié)構(gòu),地形對采集數(shù)據(jù)的影響很大,因此無論是電阻率法還是其他無損檢測方法,都應(yīng)該把地形因素考慮進(jìn)去。

        參考文獻(xiàn):

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        [2] 傅良魁.應(yīng)用地球物理教程——電法 放射性 地?zé)? 北京:科學(xué)出版社,1991.

        [3] 劉寶柱 蘇彥華 張宏林.MATLAB 7.0 從入門到精通. 北京:人民郵電出版社,2010.

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