高密度电法在某水库塑性混凝土防渗墙质量检测中的应用

钟红霞

（湖南水利水电职业技术学院 长沙市 410131）

1 工程概况

某水库在大坝除险加固处理中采用塑性混凝土防渗墙的处理措施，主要设计参数为：混凝土防渗墙厚60 cm，墙深40.0 m，设计槽段长6.0 m，混凝土防渗约长308.0 m，共计51 个槽段。主要质量控制指标为：防渗墙厚度不小于0.6 m；垂直防渗墙渗透系数达到k=i×10-7cm/s；保证墙体连续性,混凝土抗压强度≥2.5 MPa。

为了对塑性混凝土防渗墙施工质量作出评判，本次采用了破损法（塑性混凝土防渗墙墙内钻孔和开挖法）非破损法（高密度电法）对塑性混凝土防渗墙进行检测。破损法是很直观和常见的方法，这里不赘述。下面介绍高密度电法（物理勘探法）在本水库塑性混凝土防渗墙质量检测中的运用。

2 检测原理

高密度电法的基本原理与传统的电阻率法完全相同，它仍是以被探测体的导电性差异为基础的电探方法，研究在施加电场的作用下，地下传导电流的分布规律。地下传导电流的分布规律是：高阻体（空腔、完整墙体等）排斥电流，低阻体（泥土、夹泥等）吸收电流。在视电阻率断面上，高阻体呈现高阻异常，低阻体呈现低阻异常，异常的大小、位置与实体存在一定对应关系。

当防渗墙体内夹泥或胶结较差时，其对应部位视电阻率将明显变小，与正常的混凝土防渗墙产生较大差别，从而为高密度电法检测防渗墙质量提供了检测依据。高密度电法的物理前提是地下介质间的导电性差异。同常规电阻率法一样，它通过A、B电极向地下供电流I，然后在M、N 极间测量电位差△U，从而可求得该点（M、N 之间）的视电阻率值ρ（图1）。

图1 高密度电法原理图

式中 ρ——岩土层视电阻率（Ω/m）；

△U——电位差（V）；

I——供电电流（A）；

K——装置系数（与电极间距有关）。

3 检测方法及过程

高密度电法实际上是一种阵列勘探方法，野外测量时只需将全部电极（几十至上百根）布置于测点上，然后利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采集。高密度电法采用密集的电极排列进行纵、横向连续数据采集，可获得丰富的地质信息，该方法可了解排列段下地层电性的纵、横向变化。本次工作仪器采用DUK-2B 高密度电法测量系统。用温纳施伦贝尔法观测，采用5 m 电极间距，电极数60 个，剖面数N=18。野外观测时，每个排列的观测始末均对仪器的电源电压进行检查，对于仪器电源电压低于规定时，及时更换电池。对观测中出现误差较大的点，均在现场查明原因并进行及时处理，必要时进行重复观测（图2）。

图2 高密度电法工作过程示意图

4 检测结果及评价

根据坝体岩性的电性特征，选择合理的等值线间隔和色彩，最终形成高密度检测成果图。通过对比分析, 掌握防渗体介质的视电阻率变化特征及不同电阻率介质层体的分布形态, 进而判识防渗体内部是否有裂缝或其他不良结构现象存在。剖面纵轴为坝顶面向下埋深，横轴为点号（或大坝设计桩号单位m），色标为反演模型视电阻率值（单位Ω/m）。

在正常情况下，塑性混凝土防渗墙的断面上，断面上视电阻率等值线扭曲和畸变较小，沿深度方向开启型分布,不出现闭合等值线，说明该区段内混凝土防渗墙的质量较好，没有明显的渗漏点。而塑性混凝土防渗墙出现裂隙漏水或破损渗漏的地方, 视电阻率断面等值线都有明显的低阻扭曲、畸变带或局部低阻异常，根据这些异常分布，可发现防渗墙质量可疑的位置。

从该大坝防渗墙高密度电法检测成果图（图3）可知，电阻率等值线整体分布较为均匀，说明大坝防渗墙连续性较好；在桩号0+125m、深度（13～16）m 以及桩号0+195m、深度（14～16）m 位置出现两个电阻率低阻异常而且等值线呈闭合状，推测是由于防渗墙在这两处存在夹泥或槽段搭界缺陷所致。

图3 某库大坝防渗墙高密度电法检测成果图

5 结 语

高密度电法虽然不能对塑性混凝土防渗墙的质量给出很精确的量的规定，但对塑性混凝土防渗墙的深度检测给出了较为直观的数据，对破损法起到了弥补作用，也是破损法无法替代的。

高密度电法观测精度高，数据采集可靠，对地电结构有一定成像功能，可获得丰富的信息。各种隐患在探测成果图上有明显、直观的反映，形象地反映出岩土体地电断面的电性分布和结构特征。对防渗墙等被检测物体实行无损检测，从而避免了对被测体产生不必要的破坏，保证了墙体的完整性。