高密度视电阻率成像技术在探测水库大坝渗漏的效果分析与评价

高密度视电阻率成像技术在探测水库大坝渗漏的效果

分析与评价

摘要：本文阐述了应用高密度视电阻率成像技术在水库大坝探测渗漏方面的效果分析，技术方法介绍，结合工程实例，对其成果作了评价。在库区受地形地物条件的限制，通过该技术方法，获取多种电性参数，结合地质特征分析，能解释出渗漏水带的位置、范围、深度及渗漏水通道，为注浆孔位的布置提供依据。

关键词：高密度电阻率成像技术；探测；渗漏水带

中图分类号： TV697.3+2 文献标识码： A 文章编号：

1序言

水库是重要的水利设施，是工农业生产及生活用水的重要保证。维护好、治理好水库，防止病害水库的发生，降低治理成本，为此、需要寻求一种新技术、新方法加以解决。在多年的实践中，我们采用了“高密度视电阻率成像技术”，用该技术方法对云南省的十多个水库进行了试验、测试，均取得了良好的效果。

2高密度视电阻率成像技术方法概述

2.1 高密度视电阻率成像技术是根据地壳中各种岩石、矿石、土等电性性质之间的差异为基础，采取微型精细电阻率装置一次观测，并将参数组合去研究地电断面构造和电性分布图像，来达到解决工程基础问题的方法。

2.2 高密度视电阻率成像技术基本原理仍属电阻率法，所不同的是观测中设置高密度测点，测量方法采取排列布置，一次获取多参数。采集系统具有高精度和强抗干扰能力，高密度视电阻率成像技术既能提供深度方向的岩土性变化，也同时提供横向方向的岩土性变化特征，在资料处理中，采取多参数组合做综合处理，应用视电阻率

（ρs）、电性图像、比值参数(Ts)、（λ）、（G）绘制各种参数剖面图像，可以更醒目的再现异常，而且抑制干扰和分辩异常能力更强，从而大大改善了常规电法多解性的不足之处。

2.3 高密度视电阻率成像技术的主要特征为：

2.3.1布极一次完成，测量过程无须更换电极，因而避免了由电极布极引起的故障和干扰。

2.3.2进行多种排列装置方式观测，从而可获取丰富的关于地电对应图像资料。

2.3.3成本低、效率高、信息丰富、解释方便、直观、勘探能力显著提高。

3工程实例概况

XXX水库位于XX镇XX井西北方向，从XX井有简易公路直达水库，路程约有4?，该水库为小益型水库，水库坝顶标高为2221.00m，坝底标高为2205.50m，坝高为15.50m，坝体轴长约为90m，施工时水位约为11.00m，最大库容约为16.00m3。1998年建成后试蓄水期间，大坝外围发现有不同程度的漏水点7处，地表漏水点随着库内水位的升高，其渗透水量将大大增加，在距大坝约150m处有两个鱼塘，其养鱼所用的水由水库渗漏补给。

4工区地质背景及物理特征

经库区地质勘查，XX水库四周出露地层为中生界白垩系上统赵家店组地层（K2z），岩性为细中粒长石石英砂岩，含有较丰富的裂隙水。从区域资料看，库区位于近南北向的向斜轴部西翼。库区周围岩层较破碎，节理发育，地层走向为北西～南东向，倾角为31°。

在电法施工过程中，为了更好地掌握该区的电性特征，划分地电断面，对库区地层中的砂岩及水进行了电性测定，其数值如下：

水参数：平均视电阻率值ρs=109Ωm

砂岩参数：含水性较差或不含水砂岩，其视电阻率值为ρs=500～1500Ωm；含水性中等砂岩，其视电阻率值ρs=250～500Ωm；含水性丰富的砂岩，其视电阻率值ρ=45～250Ωm

综上所述分析：砂岩随着其含水性较差变化为含水性丰富，其视电阻率值由高阻变化为低阻，电性变化比较明显，异常突出，该区水质较佳、杂质少，其视电阻率值偏高。

5电法工作

本次电法工作采用高密度视电阻率成像技术，选用单边偶极剖面进行一次性布极，记录点为MN的中点O，AB=MN=a=2m，BM=na，探测深度H=OO1=（n+1）a，其中n为极距系数，取值n=1、2、3……11，装置关系见下表：极距装置深度对应关系表

在库区共布设剖面线条4条，实测剖面总长为285m，测量点距为5m，

测量点位61个，岩石及水参数点4个，其中2线剖面位于标高为2221.00m 的坝顶上，剖面长约为90m，测量点为18个。

6电法成果解释

结合库区地质特征、电性曲线、物性参数、各条电剖面图像、综合参数图像的分析，进一步提高认识，依据电性特征、库区坝体地表漏水点情况进行剖析、判断与解释。选坝顶2线为例叙述：

插图“XXX盐矿洗菜河水库2线等视电阻率剖面图像（A）”，从坝顶2线实测的等视电阻率图像剖析，可以看出有两个异常区：低阻异常区与高阻异常区，结合水参数值ρs=109Ωm、电法勘探原理、电性特征，我们圈出视电阻率值ρs=53～250Ωm之间组合的低阻异常区确定为渗漏水区，在图像上用蓝色阴影部份表示。

高阻异常区两部份：一部份为11号点，即粘土心墙与砂岩地层的接触面，其电性特征为ρs=500～1458Ωm，其中高阻呈岩石风化、节理发育、有孔隙、裂隙、土层松散，当水库的水蓄到该层面，则这部份是渗漏水区，在图像上用黄色阴影部份表示，另一高阻区在16号点附近，该处岩层致密坚硬，因而为不渗漏区。

插图“一平浪盐矿洗菜河水库2线等视电阻率剖面检测图像（B）”，该图像是水库大坝在进行完灌浆后，再对大坝复测的结果，大坝灌浆是依据电法资料解释的成果，采用5m1个灌浆孔，即从6号点至19号点，共灌浆14个孔，然后对大坝进行加密灌浆，即从10号点至15号点，1m1个孔的加密灌浆。在其灌浆结束后，我们对2线剖面进行了检测，得出B图像，从A与B的图像对比分析低阻异常区与高阻异常区，推理得出9号点、

15号点还存在异常，其余正常，表明电法成果良好。

为了提高解释精度，突出异常区，我们把原测视电阻率值ρs与检测视电阻率值ρs1的比值，得到参数Ts=ρs/ρs1，这就给出2线Ts参数C 图像，显然Ts=1，即ρs=ρs1说明大坝灌浆前与灌浆后电性特征一致，无异常。分析Ts参数图像C，推理出两个异常区，即Ts=0.2～0.6区与Ts=1.4～2.8区，为什么灌浆前与灌浆后两次观测的视电阻率值相差大呢？即异常突出，根据电法勘探理论分析如下：

第一、参数Ts=0.2～0.6异常区，得出大坝灌浆前视电阻率值ρs较小，大坝该部位渗漏；灌浆后视电阻率值ρs1较大（ρs1>ρs），说明通过后期灌浆后，水泥浆充填了裂隙面，形成固结整体，使土质致密，证明渗漏水部位被堵住。

第二、参数Ts=1.4～2.8异常区，得出大坝灌浆前视电阻率值ρs较大，即岩石风化、破碎、孔隙大、节理发育、电性呈高阻反映，通过对大坝该部位灌浆后，其视电阻率值ρs1变小（ρs1<ρs），说明水泥浆充填了岩层裂隙面，形成固结整体后视电阻率值相对变小，证明大坝该部位灌浆前是渗漏水区，灌浆后大坝该部位被堵住，同时验证出了大坝灌浆质量可靠。

根据电法解释成果，在坝顶2线剖面进行了灌浆，并依据2线等视电阻率图像提供的兰色阴影部份与黄色阴影部份进行了加密灌浆，工程结束后，从对大坝检测的B图像分析，其等视电阻率值与原测的相比较基本升高，视电阻率值大部份大于250Ωm，说明大坝渗漏水区通过灌浆后基本堵住。