高密度电法在堤防渗漏检测中的应用浅析

高密度电法在堤防渗漏检测中的应用浅析

刘静

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摘要：高密度电法属于列阵勘探方法中的一种，应用机理在于，通过地下介质的导电性不同，利用人力的方式施加电场，根据介质传导电流的变化情况了解电阻率值在不同区域的变化，从而反演出地下地质信息。户外测量工作一般仅需将电极设置在测点中即可，之后通过程控电机转换开关以及微机工程电测仪来采集地质信息，通过现场的数据处理与成图，按照成果图判断渗漏隐患的位置情况。本文围绕堤防渗漏检测展开论述，探索高密度电法的应用。

关键词：高密度电法；堤防渗漏；渗漏检测

引言：在防洪抗涝工程中，堤防工程的应用非常广泛，同时这也是从古至今人们防洪抗洪所应用最普遍的方法。但在很多堤防工程建设中却出现了不同程度的质量问题，这些质量问题一部分因为施工过程不规范而埋下质量隐患，另一部分则是工程长时间运行受环境影响而暴露出的质量问题。渗漏便是堤防工程中最为常见的质量缺陷，若渗水量较大可能导致部分岩土或断裂带充填物变形、地下水水位上升、地上建筑地基失稳、堤防滑动等安全问题，也可能会对周边环境带来不利影响。因此堤防渗漏的有效探测成为了一大问题，高密度电法凭借效率性和精确性的优势，在渗漏检测中有着较为普遍的应用。

一、高密度电法的基本原理

高密度电法的测点密度较高，集电剖面法和电测探法的优势于一身，在观测和数据采集工作中具有较为理想的表现，并且可以实现地电结构成像，获取更完整的地质信息。高密度电法应用的电极数量较多，电极与电极能够灵活组合，一般电极为一次性布设完成，避免电极设施之间的干扰问题，降低测量误差。同时高密度电法还可以自动采集数据，提升数据采集效率，规避人工操作可能出现的测量误差。

二、高密度电法在堤防渗漏检测中的应用

（一）工程概况

某水库三面环水，坝后方为耕地，凭借自身的区位优势收集雨水与山间水。在大坝修筑完毕后，坝后水库存在多处渗漏点，而且渗漏点的高程普遍低于库区最低水位线。水库地质以中风化灰岩和灰岩为主，地下水受外力作用下容易出现溶蚀现象，在时间的推移下可能发育为溶洞或溶蚀裂隙等地质构造。对于可能存在渗漏的区域利用高密度电法进行探测，测线布设2条，布设参数如表1所示，利用偶极—偶极式方法探测。

表1 测线布设参数设置

    在渗漏检测工作开展前，针对各电极展开电阻测试，保证电极的接地电阻率在1kΩ以内，若电阻较大需要利用盐水浇灌的方式调整，观测时间为1～1.5s重复两次观测，重复误差需保证在2%以内，在观测完成后导出数据反演[1]。

（二）数据处理与分析

1、数据处理

在测线布设到数据采集环节，检测工作共持续1.5h，两次检测的数据点有644个，第一组数据有412个，第二组则为232个。结合阻尼最小二乘法，利用Earthlmager2D展开数据反演分析。反演法采用阻尼最小二乘法的原因在于能够计算出观测点的电阻率，利用多次迭代以及拟合来保证最终结果与真实数据贴近，得出的反演模型也更加准确可靠。在噪声较小的情况下，阻尼因子可以选择0.15，从而保证反演效果，利用二维光滑滤波系数来降低数据采集期间的噪音干扰因素。

2、数据质量

    1号与2号测线反演结果如图1所示，从图中能够了解到，第1组数据反演均方值相对误差为5.3%左右，数据结果较为稳定，而第2组的相对误差为2.6%，相比之下具有更高的可信度。由数据稳定性与反演结果分析，能够了解到本次渗漏检测的数据结果较为可靠。

3、物探异常分析

本次检测的主旨在于探测渗漏通道，所以在反演过程中异常的低阻率位置需要重视，反演结果中的异常低阻率区域反演数据分析结果如表2所示。

表2 测线反演分析

（三）检测结果

    为进一步了解偶极—偶极式高密度电法的应用效果，以及在渗漏检测中的准确性，利用钻探的方式进行比对，钻孔位置如图2所示[2]。

图2 测线与钻孔位置

1#钻孔处于1号测线中，钻进深度为18m，发现14m以内的深度多为灰岩，节理裂隙发育并且芯岩呈破碎状。14～18m为中风化灰岩，节理裂隙发育较为完整；2#孔位位于1号测线，钻进深度同样为18m，0～16m为灰岩，节理裂隙初步发育。其中5.9m位置有渗漏；3#号孔位位于1号测线，0钻进深度18m，0～18m为中风化灰岩，5～15m节理裂隙初步发育；4#号孔位位于2号测线，钻进深度18m，0～3m属于粉质粘土，初步断定为库区冲击形成，3～18m属于中风化灰岩，节理裂隙初步发育；5#号孔位位于2号测线，2～2.5m为粉质粘土，2.5～20m为中风化灰岩，节理裂隙发育；6#号孔位位于2号测线，0～2m为粉质粘土，2m位置发现渗漏问题，10.5m位置发现较严重的漏水，13～20m为中风化灰岩，节理裂隙发育；7#号孔位位于2号测线，0～2m为粉质粘土，4～5m位置有溶洞发育，7.5m位置发现漏水问题。

从钻探的结果来看，不管是溶洞的所在位置还是漏水点，以及溶蚀裂隙发育带等，与高密度电法所检测出的结果具有非常高的吻合性，因此可以确定高密度电法在渗漏检测中具有较高的实用价值[3]。

结束语：结合水库坝体的运行现状与地质构造现状，利用高密度电法来完成电性参数检测工作，可以构建低阻特性与坝体渗漏等空间的关系模型，从这里就能了解到高密度电法在堤防渗漏检测中的应用具有显著优势。在本此工程中，运用高密度电法准确检测到了溶洞与渗漏点的位置，并且还能了解到渗漏位置的基本地质构造信息，检测的规模与准确性较高，能够为水库防汛调度与日常管理提供可靠的数据与技术支持。

参考文献：

[1]喻亚飞.浅析高密度电法在水库渗漏检测中的应用[J].水电站机电技术,2020,43(11):145-146.

[2]樊炳森,郭成超.高密度电法在水库渗漏检测中的应用[J].长江科学院院报,2019,36(10):165-168.

[3]何飞,闫宗平.高密度电法在堤防渗漏检测中的应用浅析[J].四川水利,2019,40(02):105-107.