无损物探和摆喷灌浆技术在杨坑水库中的应用_张初滦.pdf
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1、DOI:10 19807/j cnki DXS 2023 03 092无损物探和摆喷灌浆技术在杨坑水库中的应用张初滦(龙岩市新罗区水利水电技术工作队,福建 龙岩 364000)摘要通过物探法对土石坝进行无损探测,分析坝体填筑密实性和存在的渗漏通道,并进行高压摆喷灌浆,是水库防渗处理的有效形式之一。以福建龙岩市杨坑水库坝体防渗工程实践为例,对无损物探及摆喷灌浆技术在杨坑水库中的应用进行研究,无损物探采用高密度电法及微动勘探法,从应用效果看,无损物探方法减少了对原有坝体破坏,结合各异常的高程和水平位置,推测了三条渗漏通道的位置,分别为(1)由异常 B1 和 A1 汇集到 A3,再流经 B5,在分别
2、从两个现场渗漏点流出;(2)由异常 A1 和 A2 汇集到 A4,再和 B4 汇集到 B6,再从右边渗漏点流出;(3)由异常 A2 流经 B4 再分流到 B7,此异常处于坝体和坝基交界处,渗漏可能沿着交界处继续。结合物探成果精准选定高压摆喷灌浆技术对大坝进行加固处理,减了少工程投资,防渗处理效果很好。研究应用成果可为供类似工程借鉴。关键词水库;无损物探;防渗处理;高压摆喷灌浆中图分类号TV543+12;P631 8 文献标识码B 文章编号 1004 1184(2023)03 0267 03收稿日期2023 01 10作者简介张初滦(1973 ),男,福建尤溪人,工程师,主要从事水利水电工程管理
3、方面工作。1工程概况1 1工程位置及等别杨坑水库位于龙岩市新罗区适中镇,东南诸河九龙江西溪支流坪坑溪上游,是一座以城镇供水为主的小(1)型水库。坝址以上集雨面积 2 46 km2。大坝为均质土坝,最大坝高为36 30 m,坝顶高程 768 00 m,水库正常蓄水位 766 00 m,校核洪水位 767 66 m,总库容 122 80 万 m3,属完全年调节水库。该工程于 1977 年动工兴建,1980 年 12 月建成。1 2工程地质坝址所在工程区属低中山地貌,植被发育,坝址处河流流向为 S25W,河谷呈敞开式“V”字型,河床比降较小,无阶地发育,左岸坡脚沿库周地势平缓,局部形成干沟,为雨水排
4、泄通道,坝址两岸地形基本对称,两岸山坡坡度 35 45。大坝填筑土主要为粉质粘土,土黄色,硬塑 可塑,干强度中等,切面平整,有砂粒感,粘性一般,填土的物理力学性质存在不均一性,钻孔注水试验渗透系数最大值 1 81 10 4cm/s,最小值 5 26 10 5cm/s,平均值 1 5 10 4cm/s,坝体总体为中等透水。坝基为上统翠屏山组(P3cp)灰色粉砂岩,为弱透水。经核查:该水库在库水位为 756 00 m 时,下游背水坡坝面 744 90 m 高程处出现约 80 100 m2的湿润面,且有 2 个渗漏点,渗漏量约为 2 0 3 0 L/s。该水库大坝病险严重,属三类坝。2物探法无损探测
5、为了解大坝整体填筑质量和渗漏通道位置,现阶段对于此类地质问题,通常采用钻探和物探两种探查手段。钻探手段是采用在坝体上钻孔、压水试验,再根据钻孔取芯芯样本、孔内摄影和压水试验情况,再进行判别。虽然也能够在一定的范围内检查出大坝病险问题,但要求在大坝布设很多的钻孔、要很长的施工工期,也花费大量的时间和资金,还存在无法准确的查清渗漏通道具体分布,同时高密度的布设钻孔对大坝本身也是一种损坏。物探手段是通过对坝体介质物性差异进行数据采集与处理分析,其无损方式、大面积勘查、高效低成本等特点,适合于对大坝全面、常态化检测和测试,可为大坝安全评价和治理提供有效的参数,是大坝隐患快速、准确、无损探测的首选方法。
6、所以杨坑水库选择高密度电法和微动勘探综合物探法进行地质探查。2 1物理基础水库大坝的渗漏通道通常含水量较大,水是良导体,从而导致渗漏通道相对于周围介质而言电阻率较低。同时渗漏通道一般是由不良地质体或工程隐蔽缺陷导致的,其波速低于周围正常介质的波速。因此,当大坝坝体或坝基中存在渗漏通道时,其相对于周围的介质,会存在明显的电性、波阻抗差异,这就是大坝利用物探方法进行探测的地球物理基础。本大坝填筑土中含砂量占 10%30%,且经过压实处理,在不浸润的情况下其电阻率值比壤土或素填土要高;填土存在局部不均匀性,局部土层渗透性较大,呈中透水,可引起局部低阻、低速异常;背水坡偏下位置有渗流现象,坝体整体的电
7、阻率值变化范围较大,而横波波速变化范围相对较小;另外坝基为上统翠屏山组(P3cp)灰色粉砂岩,呈弱透水,其电阻率值较高,横波波速较大;坝体中的裂隙、孔洞、松散软弱层等不良地质体能够引起明显的物性差异,为本次开展物探提供了物性基础。2 2物探方法和技术2 2 1高密度电法高密度电法是在测线上同时布置多个电极,通过电极转换装置,组合成指定的电极装置,进而实现多电极距在观测7622023 年 5 月第 45 卷第 3 期地下水Ground waterMay,2023Vol.45NO.3剖面的多个测点上的视电阻率观测,具有电阻率剖面法和测深法双重作用。本次物探在大坝坝顶与背水坡高程 758 93m 马
8、道处布设了 G1 和 G2 两条测线,测线电极距 1 5 m,测线长均为 123 m,采集 83 个物理点。采用温纳 装置进行测量。2 2 2微动勘探法微动勘探法就是以平稳随机过程理论为依据,基于空间自相关法数据处理技术,从台阵微动观测数据中提取瑞雷波相速度频散曲线,通过对频散曲线反演、计算,获取地下介质S 波速度结构、视 S 波速度剖面,以划分地层岩性、探测地质构造的地球物理探测方法。本次在大坝坝顶、高程 758 93 m马道处和高程 750 26 m 马道处分别布设了 W1、W2 和 W3三条测线。W1 线点距 3 m、W2 线点距为 2 m 和 W3 线点距1 5 m,三条测线线长分别为
9、 99 m、52 m 和 43 5 m,分别采集34、27 和 30 个物理点。采用 GN209 远程实时智能微动系统进行数据采集。2 3成果解译2 3 1高密度电法高密度电法 G1、G2 线 2 条测线电阻率剖面成果分别如图 1、图 2 所示。图 1 和图 2 的物探剖面成果显示,二条测线的视电阻率范围基本一样,G1 和 G2 阻 值 在 150 5 000m范围内。二条剖面电性分布总体上呈水平层状。图 1高密度电法 G1 测线图 2高密度电法 G2 测线电阻率剖面成果图电阻率剖面成果图1)G1 测线桩号 3 120 m 范围内,其底界面高程变化范围为 749 768 m,大致分为三层,即近
10、地表浅部的低阻 中低阻薄层,可能与施工近期有降雨,地表湿度较大有关。水位线下中间约 8 m 厚的中阻 中高阻层,以及底部的低阻 中低阻层,各电性层阻值差异较小。坝体内有两处显示的低阻异常位于剖面下部左下角和右下角位置,异常面积较小,左下角异常因勘探深度不够异常呈不完整,编号为 A1,在桩号 48 54 m 范围内,其底界面高程变化范围为 749 751 m,该异常较不明显,阻值在 100 150 m 范围内。右下角异常呈圈闭状,编号为 A2,在桩号 69 77 m 范围内,其底界面高程变化范围为 751 755 m,阻值在 300 350 m 范围内。2)G2 测线桩号 3 120 m 范围内
11、,其底界面高程变化范围为 741 768 m,低阻异常带位于剖面底部的左右两侧,因勘探深度原因,推断异常范围未完整呈现,异常区域位于剖面底部左右两侧,编号为 A3 位于水平距离 33 42 m,其底界面高程变化范围为 744 749 m,编号为 A4 位于水平距离 63 72 m 之间,其底界面高程变化范围为 741 746 m,表现为两个半圈闭的半椭圆形异常,A3 异常不明,A4 异常明显,阻值都在 150 200 m 范围内。2 3 2微动勘探微动勘探共获得 W1 W3 线 3 条测线的视横波速度剖面,成果分别如图 3 图 5 所示。图 3 图 5 的微动物探视横波速度成果剖面显示,微动勘
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