水庫堤壩中的防滲墻中地質(zhì)雷達(dá)的應(yīng)用

趙波

摘 要：水庫大壩運(yùn)行過程中，為了保證大壩運(yùn)行的安全，需要做好防滲墻的探測工作。但是由于水庫大壩防滲墻工程為隱蔽工程，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易探測，所以，在進(jìn)行探測時需要使用高分辨率物探方法。本文以實際工程為例，首先對地質(zhì)雷達(dá)探測的基本原理進(jìn)行了介紹，然后對地質(zhì)雷達(dá)探測的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析探討。

關(guān)鍵詞：水庫堤壩 防滲墻探測 地質(zhì)雷達(dá)

1.工程概況

某水庫工程經(jīng)過多年的運(yùn)行，大壩蓄水后出現(xiàn)了嚴(yán)重的滲水情況，壩后多次出現(xiàn)管涌和流土的情況，壩體因裂陷而出現(xiàn)了滲透破壞，對工程的安全造成了比較大的影響。因此，為了可以采取合理的應(yīng)對措施，需要對防滲墻墻體的基本情況進(jìn)行探測，找出墻體中出現(xiàn)的不連續(xù)地段，從而針對性的采取治理措施。

2.防滲墻探測方案選取

防滲墻成墻質(zhì)量檢測方式有鉆孔取心技術(shù)、超聲波對穿法、跨孔地震CT技術(shù)三種，在實際使用中都存在不足之處，而且使用前對防滲墻進(jìn)行鉆孔處理也是必不可少的環(huán)節(jié)。隨著科技發(fā)展浪潮的不斷推進(jìn)，地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)在防滲墻檢查中得到了廣泛的應(yīng)用，而且經(jīng)實踐證實已取得了顯著的成績。地質(zhì)雷達(dá)的優(yōu)點表現(xiàn)為具有較高的分辨率、定位精確而且不會產(chǎn)生其他不良影響。隨著技術(shù)人員對其的深入研究，地質(zhì)雷達(dá)已廣泛應(yīng)用于工程勘察、水文地質(zhì)調(diào)查、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域中，有效增強(qiáng)了工程的實效性，對我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了一定的促進(jìn)作用。

3.地質(zhì)雷達(dá)的工作原理及方法可行性分析

3. 1工作原理

地質(zhì)雷達(dá)的工作原理是通過高頻電磁波傳遞信號并借助發(fā)射天線將信號傳遞給檢測介質(zhì)，從而直觀地反映出地質(zhì)狀況的相關(guān)信息。因為不同介質(zhì)不管是在導(dǎo)電性能方面或是介電常數(shù)都是不盡相同的，通過雷達(dá)天線所發(fā)射出來的電磁波能量部分會發(fā)生反射到達(dá)地表，從而被接收天線進(jìn)行有效接收，剩余的能量則透過界面反射到地面，最終所獲取的能量被完全吸收。若發(fā)射天線與接收天線之間保持穩(wěn)定的距離則可清楚地將地下介質(zhì)分布情況相關(guān)圖像呈現(xiàn)出來。雙天線地質(zhì)雷達(dá)的檢測方法主要包括剖面法、寬角法、透射觀測三種。

工作人員在進(jìn)行地質(zhì)探測過程中應(yīng)根據(jù)該區(qū)域?qū)嶋H波形特征及幾何特性，準(zhǔn)確得出地下目標(biāo)物的深度及分布狀況。雷達(dá)檢測原理如圖1所示。處于介電常數(shù)變動的兩個介質(zhì)相交區(qū)域電磁波會發(fā)生與之相對應(yīng)的反射或者折射現(xiàn)象，而且介質(zhì)電性與反射波的強(qiáng)弱有著密不可分的聯(lián)系。

3.2防滲墻檢測可行性的有效分析

在實際施工中一些外界因素的影響會造成防滲墻內(nèi)部或者底面出現(xiàn)不同程度的裂縫等不良現(xiàn)象。當(dāng)雷達(dá)波碰到這種特殊界面時會發(fā)生反射，這些墻體的不均勻性直接會造成雷達(dá)信號所傳遞出來的聲波發(fā)生紊亂，而當(dāng)墻體完好無損時雷達(dá)波碰到墻體界面時不會出現(xiàn)反射波，可依據(jù)雷達(dá)所傳遞出的信號波動特征判斷出防滲墻有無裂縫等異常情況的發(fā)生。

3.3數(shù)據(jù)處理和解釋

地質(zhì)雷達(dá)所探測的圖形主要是通過脈沖反射波的形式進(jìn)行實時記錄，借助波形的特點及相關(guān)顏色的變化顯示出雷達(dá)剖面圖。對地質(zhì)雷達(dá)探測資料的解釋包含數(shù)據(jù)的有效處理與圖像的分析兩層內(nèi)容。由于所處區(qū)域的差異，其所屬的地下介質(zhì)情況也存在很大出入，不同介質(zhì)對波的吸收程度也不盡相同，最終得出的波形與初始發(fā)射波形有明顯的區(qū)別。與此同時，一些突發(fā)狀況比如噪聲等也會對雷達(dá)信號產(chǎn)生一定的影響，造成所測數(shù)據(jù)出現(xiàn)一定的偏差。所以，技術(shù)人員對接收信號進(jìn)行必要的處理，提高信號的穩(wěn)定性，從而獲取清晰的圖像。

在進(jìn)行圖像處理時要對所產(chǎn)生噪聲產(chǎn)生的原因進(jìn)行有效分析后找出問題的出處，最大限度地減少雜波現(xiàn)象的發(fā)生。在地質(zhì)雷達(dá)圖像解釋與分析中有效辨別干擾波類型并判斷出目標(biāo)體的相關(guān)信息是最為關(guān)鍵的內(nèi)容，當(dāng)?shù)乇頎顩r處于正常情況下時地質(zhì)雷達(dá)通過一系列的檢測可得出清晰的雷達(dá)圖像，這樣便于技術(shù)人員分析工作的有效開展，而地質(zhì)狀況變化幅度較大時則所接收到的信號就會受到種種因素的影響，給技術(shù)人員圖像分析工作的開展帶來了一定的阻礙。

4.地質(zhì)雷達(dá)在防滲墻檢測中的具體應(yīng)用

4 . 1檢測

本工程使用俄羅斯OKO-2型地質(zhì)雷達(dá)對混凝土防滲墻進(jìn)行連續(xù)性檢測，設(shè)計雷達(dá)中心頻率分別為50MHz和250MHz。使用人工拖拽的方式進(jìn)行檢測，探測速度為1～2m/min，設(shè)置掃描速率為400次/s，疊加數(shù)為8，分別使用不同頻率的天線從不同的方向進(jìn)行檢測，探測深度在10m范圍內(nèi)。測點布置如圖2所示。為了檢測地震雷達(dá)的可靠性和有效性，在右壩肩布置了一個鉆孔，然后對地質(zhì)雷達(dá)的探測結(jié)果和鉆孔編錄成果進(jìn)行分析，分析證明地質(zhì)雷達(dá)對防滲墻進(jìn)行檢測具有比較高的檢測精度。

4 . 2檢測數(shù)據(jù)的處理

防滲墻工程檢測的重點是對防滲墻進(jìn)行全面檢測，主要是檢測墻體是否完整、有無縫隙現(xiàn)象、墻體內(nèi)部構(gòu)造有無凹凸不平等情況。

按照測試段的實際情況，依據(jù)檢測目的，可分別使用25MH和100MH進(jìn)行檢測。25MH天線檢測是進(jìn)行簡單檢測，而100MH檢測則比較具體，可對墻體有無異常狀況進(jìn)行檢驗。以混凝土為材料的墻體，應(yīng)將測點距設(shè)置為1m，而水泥土為材料建筑的防滲墻段檢測的距離應(yīng)為0.5m。對雷達(dá)圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理是為了使探測的圖像更加清晰，便于后期讀圖分析，通過圖像顯示可準(zhǔn)確判斷出地質(zhì)體出現(xiàn)異常的具體范圍及狀況。此次的檢測過程中，收集雷達(dá)數(shù)據(jù)時，野外收集數(shù)據(jù)受到的干擾很小，收集到數(shù)據(jù)的質(zhì)量比較高，有助于在室內(nèi)處理數(shù)據(jù)，在分析收集數(shù)據(jù)時，本工程使用RAD PRO商業(yè)軟件處理地質(zhì)雷達(dá)資料。

4.3雷達(dá)測試對防滲墻連續(xù)性的評價

防滲墻技術(shù)是壩體防滲處理的重要技術(shù)，防滲墻連續(xù)性檢測是對壩體墻的各個銜接面之間的銜接狀況進(jìn)行的檢測工作，以及水泥柱是否無孔隙進(jìn)行的檢測。在檢測范圍內(nèi)的各個墻面之間連接完整，并且頂面與底面之間起支撐的水泥柱也不存在斷裂或孔洞，就說明這段防滲墻的連續(xù)性良好。從該次檢測得到的雷達(dá)圖像可以看出，防滲墻內(nèi)部較均勻，墻體連接無縫隙，且底面連續(xù)性好，無滲漏跡象，柱體底部水泥樁沒有明顯缺失、間斷的情況，因此推斷墻體連續(xù)性良好。

綜上所述，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢測時，地質(zhì)雷達(dá)檢測方法是一種應(yīng)用價值比較高的檢測方法，通過利用地質(zhì)雷達(dá)檢測整個墻面，可以將相對薄弱的墻段找出，及時消除施工中遇到的隱患，減小檢測范圍，為鉆孔取芯工作的開展提供了參考依據(jù)。但在實際應(yīng)用過程中，難免會受到外接干擾，為了保證檢測準(zhǔn)確率，需要正確對待干擾，多總結(jié)探測經(jīng)驗，保證探測質(zhì)量。

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