平原水库塑性混凝土防渗墙探地雷达检测.pdf

刘康和等 -平 原 水 库 塑 性 混 凝 土 防 渗 墙 探 地 雷 达 检 测 4 3 般认为 ，因而反射系数 r 可简写成： 一 三 二 三 ( 4 ) + 2 上式表明反射系数 ， 主要取决于上下层介电常 数 差异 。 应 用 雷 达 记 录 的 双 程 反 射 时 间 可 以求 得 目的 层 的深 度 日： ： ( 5H ) = _ = = L， 2 占 式 中，t 为 目的层雷达波的反射时 间；c为雷达波 在真空中的传播速度( O 3 m n s ) ； 为 目的层以上介 质相 对介 电常数 均值 。 2 工 程 概 况 某 水 库 为新 建平 原调 蓄水 库 ，总 占地 面积 5 3 3 3 3 h m ( 8 0 0 0余亩 ) ，围坝轴线长度约 8 k m， 最高蓄水位 2 8 0 0 IT I ，相应库容 5 3 0 0万 m ，设计 死水位 1 8 0 0 m，死库容 6 5 0万 i n 。该水库主要采 用泵站提水充库 ，涵 闸控制 出库 的运行方式 ，总 体布置包括 ：围坝 、分水闸 、穿河倒虹 、入库泵 站 、入 ( 出) 库涵洞 、人( 出) 库闸 、放水洞 、排 渗 泵站 等 工程 。 全坝段范 围内采用塑性混凝土 防渗墙做坝基 截渗处 理 ，其轴线位 于库 内距上游 坝脚约 1 8 m 处 ，具体 设计 指标 为 ：( 1 ) 成 墙深 度 约 1 6 m，墙底 部插 入第 6层 壤 土或第 8层 黏 土 1 m； ( 2 ) 成墙 厚度 不 小 于 0 3 m； ( 3 ) 孔 位 偏 差 1 O mm，且 每 隔 7 m 划 分 1个槽 段 进 行成 墙施 工 ：( 4 ) 塑性 混 凝 土强 度 2 8 d不 小于 5 MP a ，弹性模 量不大于 2 0 0 0 MP a ， 渗透系数不大于 i 1 0 c m s 。 3 测试技术及资料处理 为 判 断 坝 基 塑 性 混 凝 土 防 渗 墙 成 墙 质 量 的 优 劣 沿防渗墙顶 的轴线布 置 1条雷 达探测 剖面 ， 并按其走向连续测试。 外业施测使用瑞典 MA L A地质仪器有 限公 司 生 产 的 R A MA C G P R探 地 雷 达 系 统 ，天 线 的 中 心 频 率 为 5 0 MHz ，收 发 天 线 的 间距 为 2 m。实 测 采 用 剖 面法 ，且 收 发 天 线 方 向与 测 线 方 向平 行 。记 录点距 为 O 2 m，采样频率为 1 3 0 6 MH z ，单 一记 录 迹 线 的采 样 点 数 为 5 1 2个 ，叠 加 次 数 为 3 2次 ， 记录时窗为 3 9 2 n s 。根据 以往工 程经验和实 际测 试 时试 验 段 的开 挖 结 果 确 定 塑 性 混 凝 土 的雷 达 波 速 为 0 1 0 - 0 1 2 m n s 。 雷达资料 的数据处理与地震反射波法勘探数 据 处 理基 本 相 同 ，主 要有 ：( 1 ) 滤 波及 时 频变 换 处 理 ：( 2 ) 自动 时变增 益 或控 制增益 处 理 ；( 3 ) 多次 重 复测量平均处理 ；( 4 ) 速度分析及雷达合成处理等 ， 旨在优化数据资料 ，突出 目的体 、最 大限度地减 少外界干扰 。为进一步解释提供清晰可辨的图像。 处 理 后 的 雷 达 剖 面 图 和 地震 反 射 波 的 时 间剖 面 图 相似 ，可依据该图进行综合分析与解释。 4 成 果 分析 探 地 雷 达 资 料 的分 析 和解 释 是 探 地 雷 达 探 测 的 目的 。 由数 据 处 理 后 的雷 达 图像 ，全 面客 观 地 分析各种雷达 波组的特征 ( 如 波形 、频率 、强度等 ) ， 尤其是反射波 的波形及强度特征 ，通过 同相轴的 追踪 ，确定 波组 的物理 意义 ，构制地 下介质 地球物理解释模型 。依据剖面解 释获得整个测 区 的最终成果 图。 探地雷达资料反 映的是地下地层 的电磁特性 ( 介电常数及 电导率 ) 的分布情况 ，要把地下介质 的 电磁 特 性 分 布转 化 为地 下介 质 的 物性 分 布 必 须把设 计 、施 工 、试 验 、探地雷达这几方 面的资 料有机结合起来 建立测 区的地下介质地球 物理模型。才能获得正确的地下介质结构模式 。 4 1 反射 层拾 取 根 据 试 验 段 雷 达 图像 的对 比分 析 ，建 立 各 种 质量缺 陷的反射波组特征 ，而识别反射波组 的标 志为同相性、相似性与波形特征等。 4 2时间剖 面 的解释 在 充 分 掌 握设 计 、施 工 、试 验 成果 ，了解 测 区所处介质结构背景的基础上 ，研究重要 波组 的 特 征 及 其 相 互关 系 ，掌 握重 要 波 组 的介 质 结 构 特 征 其 中要重点研 究特征波 的同相轴变 化趋势 。 特 征 波 是 指 强 振 幅 、能 长距 离连 续追 踪 、波 形 稳 定 的反 射波 。 同时还应 分析 时间 剖面上 的常见 特殊 波( 如绕射波和断面波等) ，解释同相轴不连续带 的 原因并推断其质量缺陷的具体特征等 。 根据上述解释原则 ，对雷达图像( 见图 1 ) 进行 分 析 与解 释如 下 。 图 1 ( a ) 为塑性混 凝土 防渗墙桩 号 3 + 2 6 8 3 + 3 0 3 段雷达测试 图像 ，图中框 内反射波 同相轴呈现上 凸弧 形 且 一 直 下延 到 1 0多 m，推 测 方框 处 为 夹 泥裂缝 。其它部位反射波 同相轴连续可追踪 ，说 明其防渗墙体较连续完整 。 图 1 ( b ) 为塑性混凝 土防渗墙桩号 5 + 2 0 0 5 + 1 5 0 刘康和 等 平 原 水 库 塑 性 混 凝 土 防 渗 墙 探 地 雷 达 检 测 4 5 该检测成果经开挖验证 ，符合客观实 际 ，受 到 了业 主 和 监 理 的 赞誉 ，为 该 塑性 混 凝 土 防 渗墙 工程 的处理加固提供了科学依据。 5 结语 ( 1 )针对该平原水库塑性混凝土防渗墙埋深 大 、墙体薄而长 、施工难度较大等特点 ，采用探 地雷 达 技 术 对 防渗 墙 体 质 量 进 行 无 损 检 测 其 技 术 方 法 科 学 可 行 ，效 果 明 显 。无 损 检 测 的 分 析 解 释 成 果 ，能 较 好 地 反 映平 原 水 库 围 坝基 础 塑性 混 凝 土 防 渗墙 的 质 量状 况 ，保 证 了工 程 质 量 。也 可 为类似工程的检测提供借鉴 。 ( 2 )物探技术可以应用于防渗墙的质量普查和 定性检测 ，是一种快速无 损 的检 测方法 。当然 ， 由于各 工程 的条件不 同 ，具体应用时应针对工程 可能产生 的隐患性质和分布特点 。应综合选用合 适 的物 探 方 法 ，进 行 综 合 探 测 及 评 价 ， 以取 得更 好 的效 果 。 ( 3 )由于 大多数 物 探方 法只 能对 隐患 进行 定性 的评判 ，因此为了更 准确地评价防渗墙 的整体质 量 。应在综合物探检测的基础上 ，对 可能存在 隐 患 的部位 适 当采用更直接 、更量化的检测手段 对 防 渗墙 进 行 检 测 ，如 开 挖 检 验 、钻 孔 抽 芯 和 注 水 试验 等 。 参考文 献 1 王清友 ，孙万功 ，熊欢 塑性混凝 土防渗墙 【 M】 北京： 中国 水利水电出版社，2 0 0 8 2 刘康 和 塑性混凝土 防渗墙 质量评价研究 【 J 】 水 利水 电工 程 设计 ，2 0 0 8 ( 2 ) ：4 o - 4 2 3 刘康 和 探 地雷 达及 其应 用 J 】 水利 水 电工 程设计 ，1 9 9 8 (4 ) ：3 8 3 9 4 刘康和 地质雷 达在水利工程 质量检测 中的应 用 J 长江职 工大学学报 ，2 0 0 l ( 1 ) ：1 0 1 3 ， 5 刘康 和 ，练 余勇 深 埋长 隧洞地球 物理勘 察及施 工超前 预报 M 天津 ：天津科 学技术 出版社 ，2 0 1 0 作者简介 刘康 和 男 教授 级高级 工程师 中水 北方勘测设 计研 究 有 限责 任 公 司 天 津3 0 0 2 2 2 童广 秀 女 工程 师 中水北 方勘测设 计研 究有 限责任公 司 天 津 3 0 0 2 2 2 白万 山 男 高 级 工程 师 河 南省地 质 矿产 勘 查 开发 局 河 南 郑 州4 5 O 0 0 6 ( 收 稿 日期 2 01 3 0 3 1 0) ( 上接 第 3 8页) 液化的土层可以做为基础持力层。 综 上所述 如果经修正后 的击数 略低 于临界 值 ，则 可 认 为 基 本 不 存 在 液 化 问 题 ，不 再 采 取 液 化 工 程 处理 措施 ，或 者适 当加 强基 础外 围 的处 理 ， 如夯实 、碾压等 。 3 3 标准 贯入 锤击 数 临界值 的计 算 现 行 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 G B 5 0 0 l l 一 2 0 1 0 建筑抗震设计规范 采用下式进行判别 ： = 0 3 ( 1 n ( O 6 d s + 1 5 ) - 0 1 ) 3 ( 4 ) 该公式是在综合分析国 内外 液化成果 的基础 上 ，对 2 0 0 1 抗震规范进行 了修正 ，代表 目前液化 研 究 的最 新 成 果 ，建 议 液 化 判 别 标 准 贯 入 锤 击 数 临界值采用该式计算 ，代替前述的( 3 ) 式 ，使评价 结 论 可 能更 为合 理 ，并 按 ( 5 ) 式计 算 液 化指 数 ，为 合理选择抗液化措施提供依据。 = ( 1 一 ) d i W ( 5 ) i 1 3 4 液化 复判 工作 考 虑 到 勘 察 人 员 对 基底 以 上 荷 载 大 小 及 其 分 布不太清楚 ，建议对液化的复判工作 由设计人员 承担 ，勘察报告只进行初判 。 4结语 本 文 主 要从 标 准 贯人 测 试 点 埋 深 的 确 定 对 液 化 判 别 的 影 响 方 面 ，对 国家 标 准 G B 5 0 4 8 7 2 0 0 8 水利水 电工程地质勘察规范附录 P之 P 0 4对 地基土 的液化判别 中标准贯入锤 击数法进行 了探 讨 ，提出 了可按混凝 土盖重结构 、土体填筑结构 两 种 情 况对 进 行 修 正 的建 议 ，并 对 液 化判 别 方 面的其它问题进行了探讨。 作 者 简 介 张志 恒 男 教授 级高工程 师 中水北 方勘 测设计研 究有 限责任公 司 天津3 0 0 2 2 2 毛深秋 男 工程 师 中水北方勘 测设计研 究有 限责任公 司 天津3 0 0 2 2 2 屈 儒 男 工程师 中水 北方勘测 设计研 究有 限责任公 司 天 津 3 0 0 2 2 2 ( 收 稿 日期 2 01 3 0 3 0 8 )