綜合物探在病險(xiǎn)庫滲漏處理中的應(yīng)用研究

【摘要】位于喀斯特地區(qū)的某水庫自建庫以來存在嚴(yán)重的滲漏問題，經(jīng)過多次防滲處理，均未見明顯成效，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，因此本次處理首先引入綜合物探手段，以查明滲漏形成的原因及表現(xiàn)形式，采用電磁波CT、井溫測(cè)試、電流密度測(cè)試及錄像綜合利用的方式進(jìn)行滲漏分析，提出了建議防滲處理方案，對(duì)類似病（險(xiǎn)）庫滲漏處理有重要參考意義。

【關(guān)鍵詞】綜合物探；病險(xiǎn)庫；滲漏處理

1、引言

某水庫自建成后一直是帶病運(yùn)行，邊維修處理邊運(yùn)行。該水庫是以灌溉為主的Ⅲ等中型水庫，總庫容1850×104m3，灌溉面積8.0×104畝，1982年全面完成大壩填筑并投入運(yùn)行。水庫建成后一直是帶病運(yùn)行，邊維修處理邊運(yùn)行，1982年正式投入運(yùn)行后，1986年6月最高蓄水位達(dá)到2768.11m，1989年放空水庫對(duì)上游左岸檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)覆蓋層表面出現(xiàn)了十幾個(gè)直徑2m左右的塌坑，隨后用砼鋪蓋做了處理。目前水庫仍然存在嚴(yán)重的滲漏問題，一般在高水位下滲漏量約0.7m3/s，嚴(yán)重時(shí)高達(dá)0.8m3/s。該水庫的入庫平均流量?jī)H有1.534m3/s，即近一半的來水被滲漏掉了，使水庫無法蓄到正常蓄水位2769.20m，水庫多年在2760.0m水位運(yùn)行。

2、工作方法與技術(shù)

水庫滲漏問題形成的原因極其復(fù)雜，既有筑壩技術(shù)（質(zhì)量）缺陷引起的壩區(qū)滲漏，又有地質(zhì)原因引起的繞壩滲漏。有滲漏就必然有滲漏通道，根據(jù)地下水類型，可將滲漏通道分為孔隙水滲漏通道、裂隙水滲漏通道和巖溶管道水滲漏通道。針對(duì)該電站不同的滲漏類型，提出采用井溫測(cè)試、電磁波CT測(cè)試并輔以鉆孔錄像的方法，全面探查滲漏問題。

2.1 井溫測(cè)試

水庫在沒有集中滲漏的狀態(tài)下，地下水只發(fā)生滲流，流動(dòng)速度緩慢而穩(wěn)定，地下水與周圍介質(zhì)間有充足的時(shí)間和充分的接觸空間進(jìn)行熱交換，地下水溫度和圍巖體溫度保持一致，此時(shí)形成的溫度場(chǎng)為背景溫度場(chǎng)。當(dāng)局部區(qū)域存在集中滲漏情況下，地下水來不及與圍巖體進(jìn)行充分的熱交換，僅僅在滲漏通道邊緣與圍巖進(jìn)行部分熱交換，然后熱量交換依次向周圍推進(jìn)。

2.2 電流密度測(cè)試

鉆孔中電流密度測(cè)試通過在大壩下游地表滲漏點(diǎn)與庫水之間建立電場(chǎng)，測(cè)試帷幕線上鉆孔內(nèi)電流密度的分布來分析滲漏通道。測(cè)試儀器采用湖南繼善高科技有限公司生產(chǎn)的DJ-3A普及型管涌?jī)x，采用“流場(chǎng)法”工作原理。

2.3 電磁波CT測(cè)試

電磁波CT其根本出發(fā)點(diǎn)是基于惠更斯原理。從麥克斯韋方程組推導(dǎo)出電偶極子場(chǎng)，當(dāng)電偶極子衍射效應(yīng)可以忽略，測(cè)點(diǎn)與發(fā)射點(diǎn)距離足夠遠(yuǎn)時(shí)，可以將電偶極子場(chǎng)作為輻射場(chǎng)。

通過對(duì)實(shí)測(cè)電磁場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行處理，重構(gòu)射線所掃描的區(qū)域內(nèi)巖體介質(zhì)電磁波吸收系數(shù)分布，從而確定異常的位置、空間分布和形態(tài)。

2.4 鉆孔成像及攝像

鉆孔攝像，以電視片段形式，真實(shí)、直觀、明了地反映鉆孔孔內(nèi)情況。在鉆孔全景成像時(shí)若發(fā)現(xiàn)鉆孔巖溶發(fā)育、地下水活動(dòng)復(fù)雜時(shí)，可采用鉆孔電視動(dòng)態(tài)攝像，記錄鉆孔內(nèi)所有的地質(zhì)信息，以便工程人員直觀了解鉆孔巖性、巖溶發(fā)育情況及地下水活動(dòng)情況。

3、地質(zhì)條件

3.1 地質(zhì)概況

壩區(qū)防滲帷幕線分布的地層巖性為寒武系中統(tǒng)毛家溝群（∈2mj）淺紅色、青灰色灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r與第四系坡積、坡洪積碎石土及沖洪積砂卵礫石。

3.2 巖溶分布特征

本區(qū)巖溶發(fā)肓規(guī)律，受構(gòu)造組合控制，同時(shí)也和巖性的溶蝕程度密切相關(guān)，加之壩區(qū)地層經(jīng)受歷次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，因此出現(xiàn)具有一定規(guī)模的現(xiàn)代巖溶。

4、成果分析

4.1 井溫測(cè)試

根據(jù)溫度場(chǎng)分布情況，左岸帷幕水位線以下淺部低溫異常明顯，0-250m～0-83.1m之間存在小于2.8℃的低溫集中區(qū)域，推測(cè)該區(qū)域地下水交換頻繁。0-166m～0-83.1m在高程2600m以上也存在2.8℃相對(duì)低溫區(qū)，說明該區(qū)域有一定量的地下水交換，但頻度相對(duì)較弱。壩體淺部0+80m～0+260m之間水位線以下10m范圍內(nèi)（高程2740m以上）溫度均明顯較低；0+280m～0+404m之間，高程2700m以上低溫異常明顯；壩體深部0+0m～0+260m之間，高程2660m以下存在小于2.8℃的低溫集中區(qū)域。

4.2 電流密度測(cè)試

左岸帷幕樁號(hào)0-250m～0-190m，高程2695m～2705m；樁號(hào)0-166m，高程2695m～2710m；及樁號(hào)0-166m～0-20m，高程2680m以下大部分區(qū)域，“偽隨機(jī)波電流密度”>50×10-4A/m2，“偽隨機(jī)波電流密度”相對(duì)較大，說明這些地段地下水活動(dòng)相對(duì)較頻繁。

壩基帷幕樁號(hào)0+000m～0+120m，高程2600m～2640m；樁號(hào)0+130m～0+190m，高程2679m～2670m；樁號(hào)0+210m～0+330m，高程2600m～2650m；樁號(hào)0+340m～0+404.7m，高程2600m～2650m；范圍內(nèi)，“偽隨機(jī)波電流密度”>50×10-4A/m2，“偽隨機(jī)波電流密度”相對(duì)較大，說明該位置地下水活動(dòng)相對(duì)較頻繁。整體分析電流密度異常區(qū)域主要集中在高程2650m以下。

右岸帷幕樁號(hào)0+404.7m～0+445m，高程2559.55m～2640m；樁號(hào)0+470m～0+481m，高程2599.55m～2695m；樁號(hào)0+470m～0+481m，高程2665m～2640m；樁號(hào)0+495m～0+532m，高程2615m～2640m；范圍內(nèi)，“偽隨機(jī)波電流密度”為>50×10-4A/m2，“偽隨機(jī)波電流密度”相對(duì)較大，說明該位置地下水活動(dòng)相對(duì)較頻繁。

4.3 電磁波CT測(cè)試

對(duì)帷幕線上各孔之間進(jìn)行電磁波CT探測(cè)，其視吸收系數(shù)剖面如圖 1。

4.4 鉆孔成像及動(dòng)態(tài)攝像

鉆孔成像表明，該區(qū)巖溶弱發(fā)育，巖溶現(xiàn)象有溶縫、溶蝕裂隙、溶孔，探測(cè)范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)較大規(guī)模管道型溶洞，但巖體破碎區(qū)域范圍較廣，且局部溶蝕破碎或溶蝕裂縫較發(fā)育，巖溶多以溶蝕裂隙和溶蝕破碎的形態(tài)存在。

5、滲漏綜合分析

5.1 左岸

左岸巖溶弱發(fā)育，巖溶現(xiàn)象有溶縫、溶蝕裂隙、溶孔。在樁號(hào)0-233.0m～0-176.0m高程2695m～2706m、0-155.0m～0-122.0m高程2676m～2713m及0-122.0m～0-050.0m高程2602m～2736m區(qū)域巖體較為破碎，且局部溶蝕破碎或有脈管型溶洞發(fā)育。

建議左岸防滲帷幕灌漿處理邊界：樁號(hào)0-250.0m～0-190.0m高程2710m，樁號(hào)0-190.0m～0-166.0m高程2710m～2700m，樁號(hào)0-166.0m～0-083.1m高程2700m，樁號(hào)0-083.1m～0±000.0m高程2700m～2736m。

5.2 壩基

壩基巖溶發(fā)育，巖溶現(xiàn)象有溶縫、溶蝕裂隙、溶孔。0+0m～0+200m之間巖體破碎區(qū)域范圍較廣，大部分在高程2690m以下，上部巖體質(zhì)量較好，底部較差，且局部溶蝕破碎或有脈管型溶洞發(fā)育；0+200m～0+404.7m之間巖體存在局部破碎或溶蝕破碎區(qū)域。壩基巖體經(jīng)過補(bǔ)充灌漿后高程2645m以上巖體裂隙、破碎部位得到了較好的充填。

5.3 右岸

根據(jù)電磁波CT探測(cè)成果，右岸帷幕0+404.7m～0+532m之間，主要異常為溶蝕破碎或溶蝕裂縫，有幾處較明顯的溶蝕裂縫存在，巖溶分布高程位于2745m～2705m之間和2605m～2590m之間。

6、結(jié)論

本次井溫測(cè)試、電流密度測(cè)試、電磁波CT測(cè)試、鉆孔成像及攝像等綜合物探手段的運(yùn)用，查明了防滲帷幕地質(zhì)薄弱區(qū)域，通過地質(zhì)、鉆探、壓水試驗(yàn)、水文地質(zhì)條件的綜合分析，基本查明了防滲帷幕主要滲漏途徑，并據(jù)此提出了切實(shí)可行的補(bǔ)充帷幕灌漿邊界的建議。

在已成庫的大壩防滲帷幕滲漏探查中，地下水位往往較高，地下水補(bǔ)給關(guān)系復(fù)雜，物探異?？赡軙?huì)形成滲漏通道，但不能簡(jiǎn)單地理解為物探成果異常必然是滲漏通道，必須經(jīng)過多方面的綜合分析，在滿足基本的滲漏條件的范圍內(nèi)，根據(jù)物探成果，提出可靠的防滲邊界條件。

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