综合物探方法在水库坝堤基础勘查中的应用
物探技术在堤坝隐患探测中的应用
物探技术在堤坝隐患探测中的应用堤坝隐患探测的方法可分为破损法和无损法，前者包括坑探、槽探、井探和钻探等方法，后者则主要指物理探测方法．在物探方法中，曾长期采用电阻率剖面法、电阻率测深法和自然电场法等传统电法勘探技术，近10年来开发应用了高密度电阻率法、探地雷达法、瑞雷波法、瞬变电磁法、音频电磁测深法，以及微波遥感、红外测温、地层测温等技术．实践表明，高密度电阻率法、探地雷达法和瑞雷波法是相对较成熟和可靠的堤坝隐患探测技术．探测方法技术及特点1、高密度电阻率法从原理上讲，高密度电阻率法属于电阻率剖面法的范畴，但与常规的电阻率剖面法相比，由于布置了大量电极，并通过阵列方式不断改变供电和测量电极，从而获得不同极距(深度)和不同水平位置的电导率(或电阻率)数据．该方法采样密度高，具有一定的二维地电断面成像功能，可直观反映地下不同性质介质变化及异常体的产状和深度．因此，高密度电阻率法实质上是集电剖面和电测深为一体的电阻率法勘查技术．当坝体均匀时，由于浅表部干燥密实、下部水分增加，视电阻率等值线呈层状分布，从地表(坝顶)向下呈降低趋势．当坝体内存在不均匀土体、裂缝、渗漏通道等隐患时，则视电阻率等值线梯度变化大，成层性差，出现高阻或低阻异常闭合圈．因此，可依据视电阻率等值线的变化情况及曲线形态，结合地质情况和坝体结构特征，推断隐患的性质、产状和埋深等情况．该方法适用于堤坝浅部的裂缝、洞穴、松软层、高含砂层以及其它土质不均等隐患的详查．随着深度的增加，探测分辨率(特别是纵向分辨率)急剧降低．据电法勘探的理论推测，当径深比(洞径／埋深)小于1：10时，探测效果相对较差。
2、探地雷达法探地雷达是利用(超)高频宽频带短脉冲电磁波探测地下介质变化的一种物理探测方法．雷达反射图像中包含着丰富的运动学和动力学信息，可用来分析判断堤坝中的洞、缝、土体疏松及渗漏等隐患。
坝体常由粘土、砂砾石、块石、混凝土等材料筑成．对于土坝，坝体防渗物质物性均一，土质干容重较大．因此，在坝身碾压密实的坝体上，雷达反射波很弱，反射波同相轴连续，视频率均一．当坝体发生渗漏时，局部介质含水量增大导致电导率增大而产生明显的电性界面，在雷达图像中常表现为低频高强度反射特征，并常伴有较强的多次反射．在散浸区，雷达图像常表现为零星的条带状或断续强反射，以及杂乱反射．实际堤坝介质条件和探测环境下的洞、缝、松软及渗漏等隐患的雷达图像及其复合特征，则应具体分析识别。
综合物探方法在堤防质量检测中的应用
综合物探方法在堤防质量检测中的应用【摘要】在我国的堤防质量相关检测中，通过运用物理方式可以达到高效且没有损害的检测效果，但是运用比较单一的物探方式很容易给辨别堤防隐患方面造成多种解释。
因此就我们而言对堤防的质量作出准确的分类仍然比较困难，但将综合物探方法充分的应用其中就可以有效避免上述问题。
下面笔者主要针对于在堤防质量的检测当中综合运用地震勘探和雷达等方法展开探究，充分的将综合物探方法应用其中，同时把龙阴港作为实例，具体的对综合物探的方法应用在堤防质量的检测上展开分析。
【关键词】综合物探方法；堤防质量检测；应用众所周知，现在将物探方法运用到堤防质量的检测当中来不止有一种方式，比如说探地雷达，地震波法和高密度电法等，在进行堤防质量的检测中这些方法都发挥着极为重大的作用。
但我们知道，堤防土质是十分复杂的，我们如果只用一种物探方法来对其进行检测就很容易产生多种解释，这对于我们去判断正确的堤防质量并将其进行必要的分类是十分困难的。
因此，笔者从大渡河道中堤防的实际特点出发，先用探地雷达的方法对堤身和堤基进行检查，在相对异常的地段再运用高密度电阻率来详细对其进行检查，同时对其中一些有代表性的地段运用地震的测试方法检测，达到对堤身土体分层的具体状况分析进行有效弥补。
由此将多种物探方法应用于其中，根据验证以及分析，可以对堤防质量进行正确的判断，进而对其作出客观的评价。
1 工程简介大源渡航运工程处于衡东县和衡山县之间相汇的湘江干流中，其防护区在衡东县和衡南县以及衡山县等不同的地域中都有所涉及，防护堤的构造大部分都是相一致的，而且其堤坝一般都是按照从下到上的顺序进行填筑的。
库区中填筑堤身所用到的材料主要是以下两类，第一种为第三系的紫红色泥岩，泥质构造的粉砂岩和风化的板岩岩土，我们现在所讨论的大渡河这一防护区就是这一类的；第二种为粉色的粘土和黄红色网状的粘土，龙阴港和白衣岗等共七个防护区，它们的堤身进行填筑的时候所用的材料就是这一类的，每一个防护区中涉及到的水文地质都不是很复杂，地下水一般都是松散岩层的孔隙水。
堤坝隐患探测中综合物探技术的应用
堤坝隐患探测中综合物探技术的应用万之漳【摘要】本文详细分析了物探法的分类与特征及其需要注意的问题,以浙江温岭东浦新塘堤坝为实例,具体说明了综合物探技术在堤坝隐患探测中的作用、优点.实践表明高密度电阻率法、探地雷达法、瑞雷波法及其综合运用能有效探测出坝体缺陷及查明渗漏原因.【期刊名称】《资源信息与工程》【年(卷),期】2016(031)004【总页数】2页(P108-108,110)【关键词】堤坝;隐患探测;综合物探;应用【作者】万之漳【作者单位】安徽省地球物理地球化学勘查技术院,安徽合肥230000【正文语种】中文【中图分类】TV871堤坝隐患是指由于施工质量问题或者人为、生物等原因引发堤坝出现裂缝或者出现不良地质危害等对堤坝安全造成威胁的问题。
探测堤坝是否存在隐患以及隐患严重程度的方法主要有无损法与破损法两种。
在物探法中，经常利用传统探测手段如:电阻率测深、电阻率剖面以及自然电场等。
当前伴随科技的日益进步，高密度电阻率法、瑞雷波法以及探地雷达等现代化物探法也被广泛应用于探测堤坝隐患工作中。
1.1 高密度电阻率法根据物探法的探测原理能够看出电阻率探测法隶属于电阻率剖面探测法，但是由于该探测法在实际工作中需要布置的电极数量以及其探测过程中的相关技术要求与常规剖面探测法存在着一定的差异，所以，二者间又存在一定的差异性。
该方法在探测堤坝隐患时，需要通过陈列方式不断改变供电和测量电极，从而获取电阻率数据。
在利用高密度电阻率探测法过程中，具有较高的采样密度，具有一定的二维地电断面成像功能，更好地对介质变化情况进行反应。
因此，高密度电阻率法属于集电剖面和电测深技术为一体的勘查技术。
在利用高密度电阻率法过程中，堤坝的土体若是呈现出均匀状态，其表面会较为干燥、密实，并且堤坝下部水分会增加，视电阻率的等值线会呈层状分布，从地表向下呈现下降的趋势。
当堤坝本身呈现出不均匀状态时，视电阻率等值线的梯度会变大，存在层性差，出现高阻或低阻异常闭合圈。
综合物探在某水利枢纽工程坝址勘探中的应用
西 部探 矿工程
１３ ８
综合 物 探 在 某 水利 枢 纽 工 程 坝 址 勘探 中的应 用
潘 晓刚 孙启斌 ， ， 张於 祥
（ 新疆水 利水 电勘 测设计研 究院勘测 总队 ， 疆 昌吉 ８ １ ０ ） 新 ３ １０
摘
要： 简要叙 述 了综合 物探技 术在 某水 利枢 纽工程 坝 址 区勘探 中的应 用 ， 明 了经济 、 理地 应 用 说 合
表层松 散砂 卵砾 石层 厚 度 ６ １ｍ， 震 纵 波 速 度 ～ ２ 地 ６０ ３ ０ ｓ横 波 速 度 小 于 ４０ ｓ胶 结 层 顶 板 埋 ２ ￣２０ ｍ／ ， ０ ｍ／ ，
２ 接 收 ， 击震 源 ， ４道 锤 工作 目的为查 明河 床覆 盖 层 内胶 结层 的埋 深 和分 布范 围 。
４ ０ ５０ ｓ ０ ￣ ５ ｍ／ 。左岸 基岩埋 深 １ ￣ ６ ｍ， 岸 基 岩埋 深 ５ ０ 右 ７ ￣ ９ ｍ， 岩纵 波速 度 ４ ０ ￣ ６ ０ ｍ／ 。 ０ ７ 基 ０ ０ ０ ０ ｓ
采 用 １ ｍ 道 间距 ，Ｈｚ 波 器 接 收 ，４道 采 集 ， ～２ ４ 检 ２
偏移距为 ５ ｍ和 １ｍ等距离 ， ０ 锤击震源 ， 工作 目的为配 合 地震 折 射 波 法 查 明河 床 覆 盖层 内胶 结 层 的埋 深 、 厚 度 、 布 范 围及 获 取地层 横 波速度 。 分 ２ １５ 地 震单 孔竖 井波 速 测试 ．． 单 孔 测试 采用 地 面锤 击 ， 中接 收 ， 部 地 层 测 试 孔 浅 偏 移距 １ ｍ， 深 部地 层 测试 偏 移距 ３ ｍ， 试 点 ～２ 较 ～５ 测 距 １ ｍ， ～２ 采用 三分 量 检 波器 接 收 ， 井 测试 采 用 地 面 竖 扣板 法 激发 ， 在竖 井 内接 收 的方 式 ， 试 点距 １０ 工 测 ．ｍ， 作 目的为获 取河 床 内覆盖 层纵 波速 度 。 ２ １ ６ 跨孔 对穿 Ｃ ．． Ｔ测试 钻孔 问地震 跨孔 对 穿 Ｃ 测试 采 用 一 个 孔 内爆 炸 Ｔ 激发 ， 另一个孔内使用 １ 道检波器串接收的方式 ， 孔 ２ 自 底 向上呈 扇形 连 续 测试 ， 发 点 距 １０ ２０ 接 收点 激 ＿ ～ ． ｍ， 距 ２ ０ 工作 目的为获取河床覆盖层 内纵波速度及胶 ． ｍ， 结层 的埋深 、 厚度 和分布 范 围 。
综合物探技术在水库堤防渗漏通道探测中的应用
３ 探测结果与分析
３ １ 自然电位法
自然 电 场 在 强 渗 透 或 水 位 下 降 区 呈 低 电 位， 不 渗透或水位上升区 呈 高 电 位， 在渗漏速度最高的位 置出现极值异常， 异常幅度的宽窄， 决定于渗漏隐患 埋藏深度的大小。利用这一原理， 测试时， 在堤坝表 面平行堤坝轴线或 垂 直 于 渗 透 流 向， 布置若干条测 ５ｍ 设 一 测 点， 利用一对 试剖面， 每一剖面上 隔 ２～ 不极化电极及高精 度 的 电 位 测 试 仪， 选择坝顶的一 端作为固定的基点， 沿剖面逐点测其电位差值， 然后 加以分析， 就可确定堤坝渗漏位置、 渗漏深度。
测线布设时尽量避开供水管、 铁管、 电缆等干扰 物的位置， 每条测 线 施 测 前 技 术 人 员 都 先 踏 勘 布 线 位置， 并对测线经 过 的 障 碍 物、 围 墙、 水泥路面的位 置进行记录。
３ ２ 高密度电阻率法
高密度电阻率法在一条剖面上可以采集到不同 极距、 不同 装 置 的 大 量 数 据， 将这些数据输入计算 机， 使用数据处理 软 件 进 行 处 理， 然 后 绘 制 能 直 观、 形象地反映剖面下方一定深度范围内的电结构特征 的等值线断面图和彩色分级图。不同的等值线范围 具有不同的电性特 征， 因此根据电阻率的大小可以 了解坝体是否存在 软 弱 夹 层、 渗漏通道等安全隐患 及存在的具体空间位置，为水库的 除险 加固提 供了 可靠的基础资料。对图中 ρ 值分布形态进行综合分 ｓ 析，就可以确定异常体的位置和大致规模。
［ １ ］ 王兴泰 ． 工程与环境 物 探 新 技 术 新 方 法 ［ Ｍ］ ． 北 京： 地质出版 社， １ ９ ９ ６ ．
４ 结语
通过工程实例， 在具备一定物性差异的前提下，
综合物探方法在内蒙古某水库坝址区地质勘查中的应用研究
综合物探方法在内蒙古某水库坝址区地质勘查中的应用研究孙锡荣【摘要】以内蒙古某水库坝址区为研究对象,利用用综合物探方法对坝址区的断层及破碎构造带、岩体的波速及完整性系数等参数进行测量,为地质工作提供基础资料.对地面物探工作和测井物探工作分别进行研究.地面物探采用高密度电阻率法,而测井物探采用地震测井和超声波声速测井相结合的综合测井方法,在上下坝址区域布置高密度电法断面,完成了坝线地质构造勘察,查明了坝址区河床段顺河断层及破碎带的位置、规模和延伸情况,结果表明:上坝址区断面勘察范围内未见明显的破碎构造带或断层,岩体的完整性与岩体的风化程度、构造发育程度有关;下坝址区有一低阻异常带F1,存在破碎带,但受勘测区域地形条件限制,无法布置足够长的电法断面,无法确认勘测断层倾向,测试成果与地质勘查资料基本吻合.【期刊名称】《地下水》【年(卷),期】2018(040)005【总页数】4页(P143-146)【关键词】地面物探;测井物探;高密度电法;坝址区;应用【作者】孙锡荣【作者单位】辽宁省水利水电勘测设计研究院有限责任公司,辽宁沈阳 110006【正文语种】中文【中图分类】P631.81 概况1.1 工程概况内蒙古某水库工程是内蒙古锡伯河上唯一的重要控制性工程。
以防洪和城市供水为主。
该工程的比选坝址有两个，即下坝址(推荐坝址)和上坝址(比较坝址)。
下坝址位于五家村南1.0 km处，正常蓄水位约950.0 m。
坝址以上河长33.3 km，水库控制面积409 km2，占流域总面积的19.3%，回水长度约8.0 km，坝长约900 m，拟建坝高约45 m。
上坝址位于正常蓄水位973.0 m，坝长约800 m，拟建坝高约40.0 m。
1.2 物探工作任务本次物探工作的目的是，利用综合物探方法对坝址区的断层及破碎构造带、岩体的波速及完整性系数等参数进行测量，为地质工作提供基础资料。
1)在上下坝址上坝线区域布置高密度电法断面，完成坝线地质构造勘察，结合地质工作，查明坝址区河床段顺河断层及破碎带的位置、规模、延伸情况；2)完成坝址区地质勘查孔内波速测试，提供岩体的波速、完整性系数。
综合物探方法在水库坝堤基础勘查中的应用
水 利现 状分析及 建议
李 长 虹
（ 甘 肃省水利水电勘测设计研究院 ． 甘肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要： 引大入 秦 工程 是 为解 决 兰 州 市永 登 县秦 王 川地 区干 旱 缺水 问题 ， 引大入 秦 工程 是 目前 中国规模 最 大的跨 流域 自流灌 溉 ５ － 程， 其规模 宏大， 气势雄伟 ， 工程渠线长 ， 费用殊 巨， 被赞颂为当代的都江堰 ， 在诸 多方面创造 了中国乃至世界水利建设 中的先
进水平。可谓亘古未有， 堪称今古之奇观 。根据 引大入秦总干明渠段病险情况， 阐述病险形成原 因， 提 出针对性 处理对策。 关键词 ： 引大入秦 ； 明渠； 病险 ； 原 因分析 ； 处理建议
ｌ工 程 现 状
坏严 重 。
引大人秦 ＿ 丁程 ，是 中国 目前 规模最大 的跨双 流域调水 自流灌溉 工 冻胀破坏的原因： 渠道渗漏是冻胀破坏的关键因素。 渠道所经地区 程， 可谓今古之奇观， 被称为“ 中国的地下运河” 。 在引大入秦水利工程建 季节性冻土发育 ， 最大冻土深度 １ Ａ ８ ｍ。 冬季随着气温的降低， 渗水渠道 设中， 中、 外承包商 共 同奋 战 ， 创造 了很多奇迹 ， 有 的是国 内、 乃至世 界之 的冻胀破坏 由浅至深 。因冰冻而产生冻 胀力顶裂或顶起 混凝土块 ， 从 而 生 破坏 。另外 ， 施工质 量也是影 响渠道冻 胀破坏 的 因素之一 ， 最。引大人秦工程对于甘肃来说具有深远的政治意义和巨大的社会经 发生冻胀 ｝ 济效益， 是功在当代， 造福子孙 的千秋伟业 ， 对社会稳定长治久安有着 同样的渠基， 施工质量好（ 如渠基清理干净 、 砼浇筑密实， 勾缝密实 ） ， 满 重要作 用。 足设计要求的渠段冻胀轻微或无冻胀破坏 ，而施工质量差的渠段则有 引大人秦工程是将发源于青海木里山的大通河水跨流域调入兰州 冻胀现象 。 市以北 ６ ０多公里处的秦王川地区的一项大型水利工程 ， 是甘肃省和国 除渠水外渗 、 渠基不均匀沉陷和冻胀等主要工程地质问题外 ， 渠道 家重点建设项目。总干渠从甘肃省天祝县天堂寺以下约两公里的科拉 自身施工质量问题和通水运行期间的水流冲蚀和磨损，也会使渠道老 沟 口引水， 全长 ８ ６ ． ７ ９ Ｋ ｎ， ｉ 工程包括引水枢纽 ｉ 座、 隧洞 ３ ３ 座、 倒虹吸两 化破损 ， 造成安全隐患。本次查勘 ： 砼底板和侧墙麻面面积较大 ， 蜂窝现 座、 渡槽 １ ０座 、 泄水设施 ８ 座， 并有其它建筑物 ６ ３ 座， 设计年引水量 象较少 ， 在渠底砼底板见有蚀坑， 多呈圆形 ， 一般直径为 ２ － １ ５ ｅ ａ， ｒ 最大见 ４ ． ４ ３ 亿ｍ ３ ， 控制灌溉 面积 ８ ６ 万 亩。总干渠于 １ ９ ８ ６ 年开工建 设 ， １ ９ ９ ４ 年 有 ３ ５ ｃ ｍ ， 深度一般为 ｌ － ６ ｃ ｍ， 最深见有 １ １ ． ５ ｃ ｍ 。 少量为条带状， 条带最长 ｌ ０月建成通水 ， 已运行十七年 ， 近年来为满足兰州新城区供水需求 ， 对 达 ３ ． ２ ｍ 。 蚀坑形成的原因主要是水流冲蚀作用 ， 由于在渠道沿线内侧大 各 干渠实施 改造加 固。 部分为山体， 渠道内侧堆积较大面积的崩坡积块石碎石土 ， 时有块碎石 引大入秦还统筹兼顾供水区农业生产 、居民生活和兰州新区建设 坠入渠道中， 在水流的带动下， 块碎石与渠底板碰撞 、 摩擦 ， 从而导致渠 发展用水需求， 进一步调整供水时段和运行方式， 认真编制供水调度方 底砼的冲蚀、 磨损。 案和供水计划， 做到了应需尽供， 从机制上保证了新区开发建设和供水 ３完善引大入秦总干明渠渠道建议 ３ ． １对矩形 明渠段 和梯弧形 明渠 段底板 出现蚀坑 、 露筋 段进 行砼置 区各类 用水 需求 。 ２引大人秦总 干明渠渠道地 质问题分析 换处理， 对侧墙出现蜂窝麻面段进行砼抹面处理。 “ 引大入秦 ”Ｔ程是我 国施 工难度最 大的引水 工程 ，全 长 ８ ６ ． ９ ５ 公 ３ ． ２对梯形明渠段进行重点治理。渠坡鼓起塌陷段进行拆除改建； 里， 与铁路 单线 隧道相 当的隧洞竞 占去 了 ７ ５ 公里 ， 堪称 “ 地下长河 ” 。这 并定期清理松动勾缝砼， 并按设计要求进行修补 ； 底板破裂损坏段进行 个工 程还遇 到许 多如超 大埋 深 、 超 大水 头 、 超 长 隧道 通风 、 极软 岩等 世 砼 底板置换 处理 。 Ｉ 生 施工问题， 现针对存在的问题分析如下： ３ － ３对渗水 、 渗漏严重地段进行改造加固， 加强防渗衬砌。 ３ ． ４对湿 陷 、 沉 陷变形渠 段进行 改造 加 固或 改建 ， 改建 时需对 渠底 ２ ． １渗漏水现象 ： 沿渠道外侧植被较茂盛， 杂草丛生， 据当地农民反 映， 在夏季渠道两侧的农 田局部有 内涝现象， 且地边的沟坎中有渗水流 湿陷性土层进行翻夯处理和灰土垫层处理； 加强防渗衬砌 ， 并铺设 ０ ． ３ ｍ 出； 另外 ， 沿建筑物连接段两侧 、 渠底仓接缝等处有明显渗漏痕迹。 厚非冻胀粗 粒土（ 如砂砾石 ） 垫层 。 渗漏水的原因： 一方面是渠道 自身结构和施工质量问题， 渠水沿施 ３ ＿ ５加 强渠道 清淤工 作 ， 减小 渠道积 水 ， 同时 增设水 平排 水及 垂 向 工接缝或止水 、 伸缩缝等外渗； 另一方面是外部因素 ， 如渠基土的沉 陷 排水 设施 。 变形破坏、 冻胀 、 渠水冲刷等， 造成渠坡 、 渠底砼开裂、 预制块破坏 、 砼勾 ３ ． ６对老化破裂、 脱落的伸缩缝止水带进行更换 ， 并恢复脱落的填 缝脱落等， 出现渗漏现象。 渠道长期渗漏会造成流土、 管涌、 沉陷 、 冻胀破 缝材料 。 坏 等。 ３ ． ７对局部渠段存在掉块、 坍塌的不稳定边坡进行削坡 、 护坡处理。 ２ ． ２基础不均匀沉陷现象： 主要表现为明渠段渠底起伏较大 ， 排水 对拦截滚石的挡墙进行加长、 加高处理。 不畅 ， 渠底板 凹凸不 平 ， 大面积积 水现 象。预制砼板 块局 部拉裂 、 隆起 变 参考文献 形。 【 １ ］ 《 总干渠上段工程地质勘察报告》 （ 修改初步设计）甘肃省水利水电勘 基础不 均匀沉陷 的原 因 ： 沉 陷变形 问题多存在 于填方 渠段 ， 影 响因 测设计研 究院二 总队（ １ ９ ７ ６ 年 １ ０月） ． 素较多， 如夯填土干密度、 最优含水量等不满足设计要求， 结构不密实 ； 《 引大入秦水利工程总干渠上段（ 渠首～ 水磨沟） 补充修改初步设计工 渠道渗水带走填土中的粘性细颗粒 ， 形成渗流通道 ， 继而坍塌造成渠道 程 地质 勘察报 告》 ． 甘 肃省 水利 水 电勘 测设 计研 究 院第二 总队 （ １ ９ ７ ７ 年 沉陷变形等。 １ ０月 ） ． ２ － ３冻胀破坏现象：冻胀破坏是明渠段普遍存在的工程地质问题。 ｆ ３ ］ 《 引大入秦水利 工程 总干渠上段 （ 渠首～ 水 磨沟 ） 施 工期 间修 改输水 线 浆砌石梯形明渠冻胀破坏尤为突出， 主要表现为渠坡浆砌石冻胀鼓起 ， 工程地 质报告 》 ． 甘 肃省 水利水 电勘 测设 计研 究 院第二 总队（ １ ９ ７ ９年 １ ０ ． 部分渠段渠坡浆砌石鼓胀塌陷 ， 有近 ３ ０ ％ ５ ０ ％ 的勾缝砼脱落。 过水痕迹 月 ） 以下砌石间绝大部分勾缝砼松动 ， 底板和两渠坡裂缝发育， 底板鼓起破
综合物探方法在水库堤坝隐患探测中的应用
综合物探方法在水库堤坝隐患探测中的应用刘艳秋;徐洪苗;胡俊杰【摘要】在水库堤坝隐患、缺陷检测的众多勘查手段中,地球物理方法以快捷、无损的特点被广泛使用.但采用单一的地球物理方法,会产生探测结果的多解性;综合物探方法以多种物性特征为基础,从不同角度对异常进行分析,大大提高了探测结果的准确性.本文简要介绍了采用自然电场法、高密度电法、探地雷达、天然源面波(微动)等多种物探方法在安徽某水库堤坝隐患探测中的应用.通过对多种物探方法探测成果的对比、分析,取得了较好的效果,为后期堤坝的安全维护及综合治理,提供了强有力的依据及指导性价值.【期刊名称】《工程地球物理学报》【年(卷),期】2019(016)004【总页数】6页(P546-551)【关键词】综合物探方法;自然电场法;高密度电法;探地雷达;微动【作者】刘艳秋;徐洪苗;胡俊杰【作者单位】安徽工程勘察院,安徽合肥230011;安徽工程勘察院,安徽合肥230011;安徽工程勘察院,安徽合肥230011【正文语种】中文【中图分类】P631.31 引言水库堤坝是重要的挡水建筑物，分为混凝土坝和土石坝。
其中土石坝主要依靠坝体自重维持稳定，并在防渗体的防护下减少渗透水量。
在长期复杂的自然环境条件的影响和各种内外力的作用下，堤坝状态随时都在变化，同时由于人为因素和动物破坏等原因，都有可能出现隐患。
比如生物破坏造成的洞穴、空隙、裂缝等，或者由于技术落后造成选址不当, 在不适合建坝的地区 (如岩溶发育区) 建设大坝形成天然的隐患，以及堤坝施工过程中的质量缺陷以及堤坝完成后受内、外各种动力作用所造成的裂缝、脱空等地质现象，这些都会致使水库大坝不能够安全有效运行[1-3]。
如何快速有效地探查隐患, 有的放矢地对水库大坝进行除险加固处理, 一直是水库堤坝安全管理工作中的重要内容。
堤坝隐患探测的方法分为破损法和无损法，为使探测过程中对堤坝二次损害的程度降到最低，地球物理方法以快速、无损的特点被广泛使用。
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综合物探方法在水库坝堤基础勘查中的应用
摘要：文章介绍了综合应用高密度电法与浅层地震映像法有效探查出某水库坝址下部的断层破碎带及岩溶洞穴的具体分布，为业主单位制定出最佳预防治理方案，确保水库工程建设质量提供了有效的物探资料。
关键词：坝堤基础；高密度电法；浅层地震映像法；断层破碎带；岩溶裂隙
1 引言
水库坝堤是水资源管理、防洪减灾的重要基础设施。
它的安全性除了与坝体上部建设质量有关外，很大程度还取决于水库坝址基底岩性的稳定性。
据相关资料统计，水库大坝失事约有40%是出在坝基上，原因是水库坝基下部常常发育有岩溶洞穴或断层破碎带等不良地质体，由于施工前没有彻查及妥善有效处置，使建后坝体出现不均匀沉降、滑落，严重者可能出现溃坝洪水风险，给相关地区带来潜在的安全隐患，甚至是造成巨大的生命、财产和环境损失。
因此基础处理及基础勘查工作十分重要。
近年来，随着科技的发展，工程物探作为工程勘查的前沿学科发挥了重要作用，高密度影像、浅层地震映像法、多道瞬态瑞雷面波等新方法新技术不断应用，在探测岩溶地区地下溶洞、断层破碎带等地灾评估方面已由辅助手段转为主要手段，改变了过去常规钻探一孔定音、一孔之见片面的勘查模式，省时省力又省钱，收到了良好的效果。
本文介绍的是某拟建水库坝址分布在大理岩地区的岩溶裂隙及构造破碎带发育区段，通过高密度电法辅以浅层地震映像法并经精心探查，查明了断层破碎带及岩溶洞穴的分布特点，为工程制定最佳预防治理方案，确保水库工程建设质量提供了有效的物探资料。
2 场区地质条件及地球物理特征
场区处于某河床及河床阶地中，南北两端为低山丘陵。
区域地层岩性为下古生界奥陶系黄顶子组大理岩、板岩、片岩、变流纹岩；中生界白垩系，下白垩系德仁组的安山岩、凝灰岩夹砂砾岩；以及华力西晚期的二长花岗岩。
探测区内岩性单一，除地表第四系外主要是二长花岗岩和大理岩以及大理岩与板岩互层。
探测目标物是断层破碎带及大理岩中的岩溶发育带。
探测区范围为坝基轴线
0-20-0+120m段，垂直轴线120m。
要求探测深度为50m。
区内中-弱风化的二长花岗岩显示高阻，电阻率在3200-6000ω.m 之间变化；大理岩往往与板岩互层一般在1600-3200ω.m之间；断裂破碎带由于破碎且富水多在几十-120ω.m；大理岩中岩溶洞穴或溶蚀沟多被地下水或泥沙充填，电阻率仅有十几-几十ω.m。
理论和实践表明，电性异常，充水断裂往往形成线性或串珠状低阻或低阻带异常，溶洞多表现圆形、椭圆形、囊、蜂窝或串珠状异常形态特征。
地震波弹性波速测试，地表第四系粘土及强风化岩层弹性波速多在n×100-1600m/s范围，中-弱风化的二长花岗岩及大理岩表现弹性波速高，波速大于3000米/秒以上。
断裂破碎及溶蚀裂隙发育地
段波速明显降低，当大理岩中发育有充土或半充填溶洞则产生绕射波、多次延续波、出现低速带等特征。
理论与实际都表明，探测区岩性与目标物存在电性与弹性波速差异，反映了工作区具备开展电法与浅层地震方法应用的物理基础。
3 方法技术
高密度电法野外数据采集使用国产wg-md-6型测量系统，观测参数为视电阻率ρs、供电电源由三菱牌mge2901型2.4kw发电机与整流源整流完成，最大直流电压输出340v，观测方式采用温纳四极装置。
在一条多芯电缆上一次布置90-120个电极，仪器自动观测，自动记录。
浅层地震映像法采用国产wzg-24g工程地震仪，采用剖面法测量，检波器为cdj-38型垂直分量检波器；参数为：记录道数为1道、采样时间200ms、采集点数2048、偏移距10m、道间距距1m，激发震源采用10磅大铁锤敲击铁合金垫板。
测网布设采用手持gps并辅以皮尺丈量，剖面0线布设是沿大坝主轴线0-20～0+120 m段布设，方位55°。
其它测线均以此为轴对称，向两侧依次排开，北侧为1、3线，南侧为2、4线，剖面长为288m。
线距30m，点距3m。
地震映像法剖面布设是根据实测电法异常及现场情况而定，记录点均布设在电法异常的地表投影处，点距3m。
4 探测效果
探测区通过综合方法探查，推出2条破碎带构造，圈定岩溶洞穴
7处，通过工程验证效果很好。
本文是以0线为例说明物探综合方法应用的实际效果。
4.1 异常特征
图1为0线高密度电阻率反演拟断面图，图2为0线浅震映像剖面图。
由图1看出剖面下部反映两处明显的低阻体。
一处在对应地表
0+100m桩下部；另一处在对应地表0+20m下部。
4.1.1 0+100m桩：上部自西向东反映低阻范围较大，向右反映一个开口向上的漏斗状异常，视电阻率小于1000ω.m，漏斗中心显示低阻带，向右倾，倾角约50°，低阻带两侧为高阻体。
推断是两种岩性接触破碎带反映。
地震映像剖面图2在对应部位也出现了地震波同相轴弯曲，局部波形紊乱、波形绕射及波速降低等状况。
说明是破碎带，其推出位置及产状与电法推断结果比较吻合，根据物探异常设计了wzk1钻孔，钻孔验证于17.2～22.3m见到破碎带，破碎带上盘为大理岩，下盘为二长花岗岩。
4.1.2 0+20.0m桩：该异常整体处于两个次高阻中间，上部为线性低阻，左倾；下部低阻范围扩大，呈直立椭圆形，视电阻率为50～400ω.m之间，推断上部是一个往左倾，倾角60°的含水断裂带；下部可能是一个已充填的溶洞，洞顶埋深不好界定，这可能是由于断层与岩溶发育共生，往往是岩溶或溶蚀发育到一定程度，类似于椭圆形的岩溶异常扩大化的取代了线状断裂低阻异常，会导致二者
界限不易分辨。
由地震映像剖面图2显示，该深度处地震波同相轴有错断和向上弯曲现象，并且推断为溶洞部位波形紊乱，且呈低速带显示，认为是岩石结构疏松、破碎等不良地质结构信息反映。
基于上述设计了wzk2钻孔，该孔验证在19.4～24.7m时确实发现岩石破碎，局段见到断层泥。
在24.7～37.2m为溶洞，充填物多为直径100mm的砂砾含泥，在37.2m以下基本上都是中-弱风化大理岩。
断层的上下盘主要是强-弱风化大理岩。
4.2 钻探验证
为了解0线0+100m及0+20m桩下部地质情况，先后在0+90m和0+30m桩处分别施工了wzk1和wzk2两个钻孔，孔深均为50米。
4.2.1 wzk1验证结果，①0.0～8.4为粘土含砾；②8.4～17.2为强风化大理岩；③17.2～22.3m为断层；④22.3m以下为完整的中-弱风化二长花岗岩。
该验证结果与物探推断吻合很好。
4.2.2 wzk2验证结果，①0.0～6.3m卵漂石含粘土；②6.3～19.4m 强风化大理岩；③19.4～24.7m见有断层泥及断层角砾；④24.7～37.2m为溶洞，充填物为砂卵石及粘土。
该验证结果与物探推断二者吻合很好。
根据此次勘察，全区共设计16个验证钻孔，其中验证破碎带7个，验证断层及溶洞9个，而只有一孔误差稍大，是验证破碎带的，深度误差约在6米左右，余者定位都很准确，甲方非常满意。
5 结束语
5.1 高密度电法辅以浅层地震映像法，探测水库坝堤基础下断裂构造以及岩溶洞穴等不良地质体取得了良好的勘查成果，为水库大坝基础地灾治理与防护提供了较准确的物探资料。
表明物探勘查工作布置得当，工作参数选择合理，工作方法选择正确。
5.2 理论和实践表明，高密度电法具有效率高，反映异常形象、直观、分辨率高的特点；但也反映了它本身的弱点，比如探测深度浅，受外界地磁场干扰大，对接地、地形等条件要求严格；而浅层地震映像法除具高密度电法的一般优点以外，它不但具有分辨率高，还具有勘探深度大，几乎不受地磁场干扰，适合于地表盖层薄和岩石裸露的地段探测，弥补了高密度电法的某些不足。
所以两种方法可以相互补充、相互借鉴，相互认证，既可消除单一方法的局限性及多解性，又能大大提升推断解释成果的可靠性。
因此，高密度电法、浅层地震映像法在工程勘察领域中，特别探查浅埋深的断层破碎带构造，圈定灰岩地区的岩溶洞穴有着更加广阔的应用前景。
参考文献
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[2]王兴泰.工程与环境物探新方法与新技术[m].地质出版社，1996.
[3]董浩斌.高密度电法在隐伏断裂探测中的应用[m].地质科技情报，2003.
[4]张玉芬.反射波地震勘探原理和资料解释[m].北京：地质出版社.2007.
作者简介：马德明（1959-），男，1981年毕业于辽宁冶金地质学校，工程师，多年来主要从事工程物探及地质物探找矿工作。