电位电极系测深法在截渗墙有效深度检测中的应

　　【摘要】本文针对截渗墙目前几种常采用的形式，介绍了电位电极系测深法基本原理，结合截渗墙的物性特点，阐述了电位电极系测深法在截渗墙有效深度无损检测中的应用，并在野外数据采集上进行了改进，通过大量的工程检测与钻探验证，取得了良好的效果。

　　【关键词】截渗墙 电位电极系测深法 电位电极系测深曲线拐点

　　1前 言

　　防渗加固是关系到水利工程安全的重要措施，截渗墙是用于工程截渗的重要手段。目前，截渗墙的种类较多，但在水利水电工程中应用较多的是：高喷截渗墙、多头小直径搅拌水泥土截渗墙、混凝土截渗墙及垂直铺塑截渗墙，它们起着防止或隔离地下水、抗滑等特殊作用，在工程建设中应用较广。铺塑截渗墙因施工难度较大，加之工后对坝体整体性有影响，在临时性防渗工程中应用较多，永久性工程很少采用。由于截渗墙属于地下隐蔽工程，受各种各样客观和主观条件的制约，难免存在不同程度的质量问题，因此截渗墙的施工质量检测就显得特别重要。目前截渗墙的质量无损检测仍存在一定的难度，国内对截渗墙的检验主要是采用开挖检测、钻孔取芯检测和围井注水检测，但是这些方法都带有很大的局限性，不能客观、全面的反应截渗墙的整体工程质量，为此本文重点介绍截渗墙有效深度检测方法的研究与效果，希望能为以后的检测工作起到借鉴作用。

　　2截渗墙有效深度检测方法及原理

　　截渗墙的有效深度是根据工程防渗的要求及工程场地地质条件决定的，为满足水利水电工程建设的需要，截渗墙的深度必须按照设计要求进行施工，否则就达不到防渗的目的，给工程留下安全隐患。结合截渗墙的物性特点及检测要求，采用电位电极系测深法检测截渗墙有效深度，从基本原理、应用条件、方法的有效性及局限性、检测效果等进行综合研究，从野外测试技术上进行改进，使之能够满足截渗墙有效深度检测要求。

　　2.电位电极系测深法检测截渗墙有效深度方法的基本原理

　　该技术是由电位电极系测井方法改进而来，其基本原理是有测井的全空间应用原理而改变为半无限空间，并在测试技术上进行了改进。截渗墙主要应用在江河堤防和水库大坝上，而截渗墙有效深度的检测存在两个问题，一、检测时要求布线方向基本与截渗墙垂直，一般场地很难展开，二、截渗墙墙体较薄且与围岩的电性差异较小，为了满足检测要求，对现有常规的检测方法进行了如下改进:①受电位电极系测井方法的启示，将对称四极电测深法改变成电位电极系测深法，检测同样的深度可大大减少布线的长度，以满足检测场地的要求。②为了取得良好的检测效果，将截渗墙作为高电阻率屏蔽层来考虑，在实际检测时将供电电极AB(B→∞)和测量电极MN(N→∞)分别布置在截渗墙两侧，且使截渗墙位于AM的中心位置，无穷远极距离一般是探测深度的10倍(BN→∞≥10AMmax)以上,由于测量电极M和供电电极A距离较近，随着AM极距的不断增大，截渗墙电性由浅到深部的改变引起地面电场的变化，就会被M极接收到，根据电位电极系测深这一原理，随着AM极距逐渐增大，就可计算出测点垂直方向上不同深度的电阻率值及其变化规律，一旦检测深度超越截渗墙的底板深度，地面电流密度就会发生明显改变，其电阻率值会产生较明显的奇变(ρs曲线拐点)而逐渐接近截渗墙底板围岩电阻率，从而可以分析判断截渗墙底板的施工深度。因该方法为两极测深，对截渗墙底板反应灵敏度高，所产生的异常明显直观，有利于截渗墙有效深度的分析判断，解决了截渗墙电性与围岩电性差异较小的问题。

　　3截渗墙有效深度检测应用实例

　　3.1多头小直径搅拌桩水泥土截渗墙有效深度检测

　　多头小直径搅拌桩水泥土截渗墙具有工程效果好、造价较低、工效高、施工简便等优点，适应于含砾小于50㎜的任何土层，在河道堤防和中小型病险水库除险加固防渗处理中广泛应用。姜唐湖蓄(行)洪区工程主要由南圈堤和北圈堤组成，为确保南、北圈堤蓄(行)洪期间的安全，对南、北圈堤险段采用多头小直径水泥土搅拌桩截渗墙进行加固处理,设计桩体直径380mm,最小搭接厚度150mm,南堤墙体深度为20m,北堤墙体深度根据地层情况分为四个类型，分别为22m、22.5m、24.5m、26m,总的原则南、北堤截渗墙墙体伸入重粉质壤土层不小于1m，设计墙体的渗透系数K≤i×10-6cm/s(1

　　截渗墙的截渗效果好与坏，与截渗墙的深度关系极大，截渗墙的施工深度不够，就达不到截渗的效果，若墙体深度达到设计深度要求且连续性较好，则截渗效果就好。为此在北堤抽检段选布了四个电位电极系测深(S1、S2、S3、S4)，在南堤选布了两个电位电极系测深(S5、S6),抽查检测截渗墙的有效深度。

　　S1位于桩号4+415,见图2 S1电位电极测深曲线,自堤顶地面0～4m视电阻率ρs=29ΩM，曲线为平直线，说明墙体均匀且连续性好，4～22m视电阻率ρs=29～17ΩM,曲线缓缓下降逐渐趋于平直，该段应是截渗墙随着深度增加含水成份增加电性层的客观反映，当AM大于22m时，ρs曲线下降后进入平直形态，说明探测深度已进入重粉质壤土，因此推测截渗墙底板深度为21.8m,高程约为6.2m,符合设计要求。

　　为论证该方法对多头小直径搅拌桩水泥土截渗墙的检测效果，并在山东微山湖湖西大堤多头小直径搅拌桩水泥土截渗墙、砀山岳庄坝水库多头小直径搅拌桩水泥土截渗墙、天长岗陈水库多头小直径搅拌桩水泥土截渗墙、南京河王霸水库多头小直径搅拌桩水泥土截渗墙、南京山湖水库多头小直径搅拌桩水泥土截渗墙等工程进行检测，抽检点深度非常接近设计深度。

　　3.2混凝土截渗墙有效深度检测

　　混凝土截渗墙具有施工比较简便、安全适用、确保防渗效果等优点，适用于松散层透水地基或土石坝坝体内深度小于70m、墙厚60～100㎝截渗墙的施工，但工程造价相对较高，在大中型水利工程中应用较多。

　　龙河口水库位于舒城县境内的杭埠河上游，坝址位于杭埠河与龙河汇合处稍下游的龙河口，该水库于1958年10月动工兴建，至1970年基本建成，总库容8.2亿m3,为大(2)型水库，由于当时的社会经济水平限制，施工手段落后，施工质量较差，存在许多安全隐患，大坝被鉴定为三类坝;东大坝截渗加固采用砼截渗墙方案截断透水的坝基砂砾石层，截渗墙长度179 m，加固后坝顶高程75.8m,防浪墙顶77.1m，水库总库容为9.03亿m3。

　　为检测截渗墙的施工深度，在不同部位布置了四个电位电极系测深点，均满足设计要求。

　　3.3高喷截渗墙有效深度检测

　　高喷灌浆在水利水电行业中除应用于地基加固外，广泛地应用于水工建筑物的防渗工程中，与一般的地基加固相比，建造高喷截渗墙有不同的特点与要求，它适用淤泥质土、粉质黏土、粉土、砂土、砾石、卵(碎)石等松散透水地基的截渗墙施工。因该方法截渗效果较好，施工方便，在水工建筑物的防渗工程中被广泛应用;采用电位电极测深法检测截渗墙有效深度的工程有：蒙洼上堵口泵站高压摆喷围封截渗墙、京沪高铁淮河曹临段堤防高压旋喷截渗墙、凤台县水厂引水管道穿越淮北大堤除险加固高压摆喷截渗墙、风台电厂引水管道穿越淮河大堤除险加固高压旋喷截渗墙、五河凯迪生物质发电厂引水管道穿越防洪大堤除险加固高压摆喷截渗墙、淠史杭灌区史河总干渠上段左岸堤防高压定喷截渗墙等近十个工程，其检测深度与设计深度非常接近，均满足设计要求。

　　4结 论

　　4.1电位电极测深是采用两极法测深，其灵敏度比较高，经钻探验证，钻探揭露的截渗墙有效深度与该方法检测深度非常相近，为截渗墙有效深度检测的可靠方法。

　　4.2 理论与检测实践证明，混凝土截渗墙、高喷截渗墙因水泥含量比较高，其电位电极测深曲线对应截渗墙底板部位拐点比较明显(相对多头小直径搅拌桩水泥土截渗墙)，因此，该方法检测混凝土截渗墙、高喷截渗墙有效深度其效果优于多头小直径搅拌桩水泥土截渗墙。

　　4.3 因工程场地限制，检测时可适当调整截渗墙与测线的夹角，总的原则，在能保证进行检测的情况下，其夹角越大越好。

　　参考文献

　　[1]《电反射系数勘探方法》长江水利委员会勘察技术研究所孙经荣著

　　[2]《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》DL/T5200—2004中国电力出版社，2005.01

　　[3]《水利水电混凝土防渗墙施工技术规范》SL 174—96中国水利水电出版社，1997.01

　　[4]《岩土工程波动勘测技术》水利电力出版社，1992.06

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文章名称： 电位电极系测深法在截渗墙有效深度检测中的应

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