联合物探方法在堤防渗漏检测中的应用

殷 成，刘洪铖

（吉林省水利水电勘测设计研究院，吉林长春 130021）

0 引言

堤防主要指沿河流、渠道、湖泊、分洪区、居民区、农田区等的边缘修建的挡水建筑物。目的是防御洪水泛滥，保护人民生命和财产安全。堤防在长期自然作用下，强度减弱出现裂隙，植物根系破坏、动物洞穴破坏等因素对堤身产生不利作用，出现渗漏问题，严重的出现涌水涌砂现象[1，2]。如何迅速排查这种安全隐患，及时地除险加固，是确保堤防安全的重要内容。既满足时间的紧迫性，又满足不对堤身再破坏的原则，高效、无损的检测方法就显得无比重要[3]，而联合物探方法很好地满足技术要求，多方法结果对比，在某堤防应用中准确地找到渗漏位置及分布。

1 联合物探方法

1.1 自然电位法

无需供电，在自然情况下，测得地面两点存在一定的电位差，通过分析电位差解决地质问题。测量方式主要有电位测量、梯度测量和环形测量。前两种方法常用于剖面位置异常区分析，而环形测量多用于确定地下水流方向。通过电位的异常及分布特征，实现探测目的[4-7]。

1.2 微动法

地球表面时刻做无规则的微幅振动，振动信号包括体波和面波，其中面波信号占70%以上[8]，天然微动信号通过滤波、空间自相关提取频散、反演等数据处理，可得到视横波速度。微动法又称天然面波法，该方法具有不受电磁干扰、低阻屏蔽作用影响，易于铺设，探测深度大等特点，发展迅速，应用广泛[9，10]。

1.3 直流电法

在人工源直流电场下，各电极点接收的传导电流的大小，根据地下介质电性差异，分析电流的分布规律，推断地下的地质情况[11，12]。高密度电法具有高效、高分辨率、数据丰富等特点，在工程勘察、检测等方面，被广泛应用[13]。

2 实例分析

2.1 工程概况

吉林省某堤防线路大部分地貌为漫滩，地层岩性主要为第四系全新统冲洪积层及第四系风积层，大部分具有双层结构。堤身材料来源于堤线附近，人工堆积的壤土和细砂。堤基表层大部分为壤土层，局部为细砂层，堤基下部为砾质粗砂或卵砾石。

在背水坡，发现堤内有渗漏、管涌现象。距戗台约8.0 m，长100.0 m范围内发现多处管涌点。采用联合物探方法进行探测，找出渗漏范围和空间分布情况，分析渗漏、管涌问题原因。

2.2 工作布置

根据是否有水渗漏，产生不同的物性差异作为分析基础，布置如图1所示的4条剖面。

图1 工作布置图

其中A-A′，B-B′，D-D′在堤外护坡、堤顶和堤内护坡分别作了3条高密度电法剖面；BB′，C-C′分别在堤顶两侧作了微动法和自然电位法剖面。剖面长度均为195.0 m。

自然电位法，测量方式为电位观测法，点距5.0 m，异常区加密点距2.5 m。在测区远端，自然电位平稳的地区作为电位总基点。

微动法，铺设方式为线性剖铺设，台间距5.0 m，采样频率为100 kHz，观测时间为30 min。

高密度电法，测量方式为温纳一施伦贝尔装置，点距3.0 m，电极70根，隔离系数1～32，沿测线滚动采集。

2.3 成果解译分析

对于单条剖面，选取剖面B-B′为例，分别进行解译分析。对于多条剖面，进行综合分析，确定渗漏空间分布。

2.3.1 自然电位法

如图2所示，自然电位在桩号0+010.0~0+020.0，0+045.0~0+055.0，0+070.0~0+075.0，0+097.0~0+115.0，0+153.0~0+160.0 m呈现低电位异常区。推测可能存在渗漏问题。

图2 自然电位差曲线图

2.3.2 微动法

如图3所示，微动法在桩号0+014.0~0+025.0，0+050.0~0+075.0，0+090.0~0+134.0，0+156.0~0+168.0，0+175.0~0+190.0 m处，波速呈现出下凹形低速异常区，推测可能存在渗漏，有水存在，导致壤土成泥或砂含水，使得波速变低。

图3 微动法视横波速度剖面图

2.3.3 高密度电法

如图4所示，高密度电法在桩号0+015.0~0+020.0，0+060.0~0+080.0，0+085.0~0+090.0，0+095.0~0+100.0，0+110.0~0+120.0，0+123.0~0+125.0，0+129.0~0+131.0，0+153.0~0+155.0，0+184.0~0+186.0 m呈现明显低阻异常区，推测可能存在渗漏。

图4 高密度电法视电阻率剖面图

2.3.4综合分析

根据自然电位曲线确定可能渗漏剖面位置；根据微动法面波速度剖面、高密度电法视电阻率剖面确定可能渗漏范围、渗漏深度；根据多条高密度电法视电阻率剖面，确定渗漏通道，空间分布。

如图5所示，在堤外护坡、堤顶和堤内护坡上的3条高密度电法视电阻率剖面，根据异常范围，确定渗流通道，解译得出堤防渗漏段的渗漏通道和空间分布。

图5 多条高密度电法视电阻率剖面图

3 结语

解译渗漏出水口位置同已知渗漏点、管涌点位置对应较好，对解译可能存在渗漏区进行坑、槽探，验证了分析成果的正确性。根据解译成果，异常区大致高程在145.0 m，结合地质资料，初步推测渗漏区位于脚槽与截渗墙接触带附近，密闭不良导致渗漏。在堤防渗漏检测方面，联合物探法通过不同方法分析不同的物性差异，综合分析，减少多解性，提高准确性，更高效、更及时地满足探测要求，对后期的除险加固具有指导意义。