土坝渗漏通道检测及其处理技术

潘立涛

(深圳市水务技术服务有限公司，广东 深圳 518000)

1 土坝渗漏通道检测技术

1.1 地下水流速测定

地下水流速在一定程度上可反映土坝通道的渗漏情况，因此，可通过对土坝地下水的流速进行测定来帮助检测土坝内部通道的渗漏情况[1]。因此，本文利用单孔稀释法来测定地下水流速。通过将土坝内部通道中的水体与投放的标记液体进行混合，土坝内部通道的地下水会稀释标记液体，使得标记液体的浓度降低[2]。由于通道内部不同深度的地下水流速各不相同，所以标记液体的浓度变化在速度上也会有不同。基于这种原理，可以利用标记液体浓度变化的速度来表示地下水的流速[3-5]。

通过对相关公式进行运算可以测定出地下水流的渗流速度，可作为判定异常渗漏的关键指标，标记出具体的渗漏的位置节点，为渗漏通道检测技术提供理论支持。

1.2 异常渗漏判定

土坝内部渗漏根据渗漏程度不同可分为正常渗漏和异常渗漏[6]。正常渗漏是在土坝内部水体压力允许的范围内将部分水体进行排出，对稳定土坝内部水压有积极作用。而异常渗漏则是渗漏流量超出了水体压力能承受的范围，渗漏过多将会增大土坝坍塌的风险[7]。因此，需要对异常渗漏位置节点进行准确判定。

利用测定出来的地下水流渗流速度，结合渗透坡降法，可对土坝通道内部渗漏异常的节点进行准确判断，具体原理是将自然电位曲线的平均值与入渗带的平均值进行比较，判定出异常部分。当某处的渗透坡降的异常值高于临界坡降值时，即可判定为该处属于异常渗漏部分。

除此之外，还需进行基本的地质条件分析，对岩心进行鉴定。岩心的具体性质与属性可反映出该土坝下方地质的具体条件。因此，为便于对土坝进行检测需要在土坝周围进行钻孔。为防止钻孔产生的缝隙对土坝的稳定性产生影响，在土坝基础防渗墙上1.5 m处，呈放射状布设10个钻孔，采用套管跟进方式，分别检测不同渗漏管道的渗漏情况。其次，针对检测断面进行分析，分别分析其检测断面的渗透压力差、渗流断面长度以及渗流路径长度。为测量和判定土坝内部岩层的渗透性，在离每个钻孔位置2 m的圆周范围内进行压水测试，确定钻孔位置附近的渗漏范围。根据孔内地下水流速测定结果，确定钻孔垂向的完整性情况。根据岩心完整性及透水性，确定孔内垂向流速分布规律，划分地下水流速等级。通过将部分流速较大的渗漏通道的上下两部分进行封堵，来明确不同钻孔与库水之间的相关性及流场分布特征。同时，还需对土坝外部分水位进行实时监测，主要监测对象为水温、水位，以及水压的变化趋势。为保证监测结果的准确性，每天都需要对监测数值进行更新。根据对水位监测数值进行可视化分析，明确孔内水位垂向分布特征，确定土坝内部通道渗漏异常区域。至此，土坝渗漏检测技术设计完成。

2 土坝渗漏处理

根据上述异常渗漏的判定方法，结合具体操作，制定出对异常渗漏进行处理的具体方案，方案流程图如图1。

图1 土坝渗漏处理方案流程

对具体渗漏节点需要进行定向堵漏。主要采取灌浆工艺对渗漏位置进行填补。首先，对渗漏节点的渗漏程度进行排序，对于渗漏较严重的位置，在渗漏节点附近布置双排灌浆孔，按照由内到外的顺序进行灌浆操作。对于渗漏程度较轻的位置可安置单排灌浆口，采用分层的形式对渗漏部位进行灌浆。对于水位较低的渗漏节点，考虑到土坝内外部存在渗透压力差，可适当往灌浆原料中添加粉质黏土，保证浆料的黏度，使其不会被水体稀释。

根据以上步骤即可实现对土坝渗漏通道进行全面维修，并将渗漏部分进行堵漏处理。将上文中提到的测定地下水流速与异常渗漏判定方法与提出的检修方案进行结合，至此，土坝渗漏通道检测及处理技术设计完成。

3 试验验证

为了更好地说明提出的土坝渗漏通道检测及处理技术在检测速度方面优于传统的渗漏通道检测技术，在理论的部分设计完成后，构建试验测试环节，对此检测技术实际的检测效率进行分析。

3.1 试验环境描述

本次测试选取了水库渗漏检测中高密度电法探测技术和基于无人机和红外热成像技术的小型水库坝体早期非稳定渗漏检测技术作为对比对象。为保证三种技术能够对土坝渗漏通道进行正常的模拟检测测试，通过对测试环境进行参数上的配置，来搭建测试所需要的平台。为提高模拟测试结果的准确性，搭建了检测技术模拟的服务器测试环境，具体参数如表1所示。

表1 检测技术测试环境

本次测试采用Intel Xeon silver 32位服务器，软件配置为windows server 2022 datacenter的应用服务器作为中心服务器。同时，数据库的内存设置为10G，软件采用Oracle12 g作为主数据库进行土坝渗漏通道基础信息的储存和采集。

考虑渗水出露情况，选用我国传统土坝作为检测对象，将各地土坝的基础参数进行加权处理，选择平均参数作为本次实验测试对象的参数。将土坝参数输入到检测平台上，进行土坝建模，再利用三种检测方法对土坝模型进行模拟检测。

本次测试的指标为检测耗时，耗时越短代表检测技术的速度越快，证明该检测技术在实际工作效率方面更占优势，更能迅速反馈检测信息，以便于完成对渗漏部分的修复与处理。为提升本次测试结果的可靠性，本次测试选用土坝模型内10条日均排水量不同的排水通道进行检测，其中，有5条通道为渗漏异常通道，具体信息如表2所示。

表2 测试排水管道信息

3.2 测试结果分析

排水管道检测时间如表3所示。

表3 排水管道检测时间 s

通过以上的测试结果可以看出，不同的检测技术在检测排水量不同的管道时，耗费的时间也有所不同。两种传统的检测技术检测单个排水管道所花费的时间在10～20 s之间。大型土坝内部管道数量过多，利用传统的检测技术无法在短时间内检测完全部的排水管道。而提出的检测技术不受管道长度以及管道内部排水量的影响，每条管道的检测时间始终可以维持在4～5s，可以实现对土坝内部渗漏管道的有效检测，在检修速度上优于传统的检测技术，有利于为维修人员争取时间，对渗漏部位进行迅速堵漏，防止渗漏过多影响土坝整体结构与安全。

4 结 论

本文所提出的土坝渗漏通道检测及处理技术采用了通过测定地下水流速来判定异常渗漏带的方法，比传统的渗漏排查方法所需时间更少，提高了检测效率。有利于维护土坝安全，对我国水利工程建设有着积极地意义。