库岸坍塌、堤坝渗漏勘查典型实例示范

　堤坝渗漏、坍塌勘查中解决的主要地质问题~

8.2.1　勘查的基本要求
堤坝渗漏勘查是在大坝工程地质勘查基础上，针对已建坝体及围岩施工不当或其他因素造成渗漏问题的勘查，其勘查目的是查明大坝渗漏位置、规模、特点、成因及危害程度，提出防治对策建议。本着解决问题为目的。勘查手段以堤坝本身及其附近的范围岩体开展工程地质测绘、地球物理勘查及部分钻探。
8.2.2　地球物理勘查解决的主要地质问题
（1）渗漏区岩土体的结构、厚度及空间分布特点；
（2）渗漏部位；
（3）渗漏方向及大小；
（4）渗漏堤坝的地质构造特征；
（5）库岸破坏灾害体结构、成因及分布特点；
（6）检测防渗墙的工程质量。

1.5.1　长江三峡链子崖音频大地电场法、甚低频电磁法裂缝、岩溶、煤洞勘测
链子崖位于长江三峡兵书宝剑峡出口处右岸，濒临江边的陡崖主体由二叠系栖霞组灰岩构成，底部为煤系软弱层。在长约700m，宽30～180m范围内发育有58条裂缝，将岩体切割成3个危岩区，即南部的I区To至T6缝区和北部的Ⅲ区T8至T12缝区以及中部的Ⅱ区T7缝区。其中T8至T12缝区危岩体紧临长江，南、西分别被T8、T9、T11缝和T12缝切割，北、东两侧临空，底部煤层基本被采空，是防灾治理、监测预报的重点险段。
到20世纪80年代中期，经过长期的大量调查研究工作，链子崖可见裂缝的分布情况已基本查清；但是，在表土覆盖地段的裂缝分布、延伸、连通交切情况，隐伏构造、岩溶、煤洞的分布等尚不清楚。针对上述问题，地质矿产部水文地质工程地质技术方法研究所于1988年采用了音频大地电场法、甚低频电磁法勘测裂缝、岩溶、煤洞的分布情况。
1.5.1.1 隐伏裂缝勘测
基于裂缝发育的不规则性和地形条件，勘测中采用了异常追踪法：即从已知裂缝的隐没端开始，根据裂缝和异常发育趋势布设勘探剖面，同时辅以现场地质调查，进行异常的定点、连接，循序渐进，直至查明（图1-1）。裂缝上方的音频大地电场和甚低频电阻率异常曲线一般形态尖锐，幅值较大（图1-2）。
裂缝勘测结果表明：链子崖南部Ⅲ区和北部I区裂缝已相互连通。特别是确定了Ⅲ区分布的 T8-1、T8-1-2、T9、T11裂缝均与T12裂缝连通以及T8-0缝向SE方向延伸至陡壁边缘，对危岩体稳定性评价至关重要。勘探结果在随后的工程探槽（图1-3）和声波跨孔测试中得到验证。
1.5.1.2　隐伏煤洞勘测

图1-1　追踪裂缝的测线布置及异常分布

链子崖的变形与底部马鞍山组（P1mn）煤层采空有直接关系。根据调查访问资料，链子崖底部有采煤巷道20余条，基本沿地层走向分布。为了解其存在状况，用音频大地电场法和甚低频电磁法在链子崖顶部展开了面积性勘测。
煤洞的电场异常不同于裂缝，一是幅值较小、宽度较大、规律性较强（图1-4a）。
勘测共确定煤洞14条，煤洞走向与岩层走向基本一致（SW—NE），长度300～400m，间隔30～40m，勘测结果和实际情况相符。
1.5.1.3　隐伏岩溶勘测
平行于链子崖陡崖，勘测中追踪发现一条幅值高、宽度大的异常（图1-4b）带近南北向发育，其东侧裂缝发育，西侧则明显减少；该异常带与北部的黄泥巴壁相接，根据异常形态、结合地质特征分析，推测为一岩溶发育带，后期的勘探工程证实了这一推测（连克等，1991）。

图1-2　隐伏裂缝实测剖面（T9缝前端）


图1-3　TC3工程探槽展示图

1.5.2　链子崖隐伏裂缝的声波检测
链子崖危岩体存在12组50余条裂缝，出露最宽约2m，深不可测。其中T8及T9裂缝，北端隐伏于覆盖层下，是否延伸与T12缝贯通，成为查明岩体结构与方量和确定治理工程设计的关键，为此，在上述裂缝延伸的关键部位，布两钻孔，孔距21m，深150余m。由地质矿产部水文地质工程地质技术方法研究所于1989年承担跨孔声波测试，查明裂缝的延伸及倾向。
现场地质剖面概况及跨孔声波测试示意图如图1-5a。采用等高同步测试法、扇面测试法，测取的波形记录分别如图1-5b及图1-5c。这些记录的推论是：接收到的是绕射波，其地质模型应如图1-5d，即裂缝张开无充填。显然，只有存在地表覆盖层的绕射波，才会出现发射与接收点靠近覆盖层声传播时间短，远离覆盖层则声传播时间加长。为证实现场测试推断是正确的，在室内按推理的地层模型，进行模型超声测试，取得和现场一致的测试结果。

图1-4　Ex、ρ。曲线图

另外，在一个孔内逐点发射，并接收裂缝的反射波，根据反射波的声波走时，推断出裂缝的倾向，与地质工程师从地质构造的推论相一致。至此对裂缝的性状给出明确的结论，为链子崖危岩体的治理，提供了依据，受到国家科委表彰（展建设等，1991）。
1.5.3　危岩锚固钻孔内裂缝及裂缝密集带声波检测
长江三峡链子崖50000方危岩体防治工程，采用锚索加固处理，锚固孔深30～40m不等，最深达64.2m。危岩体主要以栖霞灰岩为主，裂隙发育且为张性，局部成破碎软弱带。锚固施工需掌握上述裂缝、软弱结构面在锚固孔中的位置，分布及几何尺寸。地质矿产部水文地质工程地质技术方法研究所承担此项特种检测任务，研制一发一收干耦合换能器，在不能存留井液的水平干孔中，完成了共2670m的测试，指导了施工。图1-6其中三个钻孔的测试结果，其中视声速低于1000m/s（图中粗实线部分）的低速孔段均为裂隙及裂隙密集带（展建设、曹修定实测，1996）。
1.5.4　岩崩堆积体灌浆补强效果声波测试
1998年地质矿产部水文地质工程地质技术方法研究所在三峡库区迁建城镇新址岩崩堆积体工程改造现场，完成了灌浆补强前后岩体物理力学强度变化试验工作。采用“一发双收”单孔及跨孔声波检测对半径为1.7m圆周等分的六个钻孔中等边三角形分布的三个钻孔作为实施灌浆孔，另三个按等边三角形分布的钻孔及圆心的钻孔作为声波检测孔。采用灌浆前、灌浆后7d、灌浆后28d进行声波单孔测试及跨孔声波透视。

图1-5　各种方法测试示意图及推测的地层模型


图1-6　危岩锚固孔内裂隙及软弱破碎带声波测试声速－孔深曲线粗实线为裂隙及破碎带

单孔测试采用敲击作震源产生纵波及横波，以三分量检测器贴壁接收；跨孔测试用小药量爆炸震源的以三分量检测器贴壁接收。
岩崩堆积灌浆补强分别在四川奉节及巫山两地各做两组试验，现仅以奉节组试验为例加以说明。图1-7为灌浆前后单孔一发双收的时差－孔深对比曲线；图1-8为灌浆前后跨孔的声速－孔深对比曲线。由跨孔测试结果可见灌浆后声速有明显提高，最高可达60%以上；而单孔测试最高14%、最小仅2%。单孔测试声速变化小的原因是此法能了解沿孔壁一个波长范围的声速，单孔声速的提高，说明灌浆范围已达声波观测孔的孔壁；而跨孔测试是直接了解两孔连线间的岩体灌浆情况。

图1-7　灌浆前后单孔一发双收的时差-孔深对深对比曲线


图1-8　灌浆前后跨孔的声速－孔深对比曲线

由于测试纵波声速的同时，还测试了横波声速，因此可计算出岩崩堆积体灌浆前后的动弹性力学性能的变化，见表1-4（李洪涛等实测，1998）。
1.5.5　长江三峡链子崖煤层采空区老空洞探地雷达探测
长江三峡链子崖底部煤层采空区的分布及其后期充填情况是评价链子崖危岩体稳定性的重要资料，同时也是确定治理工程混凝土承重阻滑键布置的重要依据。为此，在充分的地质调查分析基础上，委托煤炭科学研究总院采用地质雷达技术，利用PD2、PD6和PD1三个勘探平硐对煤层采空区的空洞或充填疏松地带进行了探测，取得了较好的效果。
表1-4　奉节动弹性力学参数


地质雷达资料的解释是靠图形识别来进行的。具体解释过程是在资料处理后进行的对比，即对比波在相位、周期（频率）、同相轴和波形等运动学方面的特点，以及测点间在二维（横向与纵向）方向上组成的图形特征。同时，还应注意到相位的强弱（动力学特点）。图1-9为PD2沿线的一段探地雷达图像，图中44～61m之间显示为灰岩分布区，在76～85测点之间出现周期加大，相位改变，呈现明显弧形同相轴，反映的是煤层采空区。根据采空区的这种特征所得PD2平硐的探测成果列于图1-10与表1-5中（刘传正，2000）。

图1-9　PD2Z线雷达图像（100MHz)

1.5.6　金丽温高速公路崩塌体井内电视探测
由于浙江金丽温高速公路k81段高边坡地质条件复杂，岩层破碎，构造挤压，节理裂隙及断裂构造十分发育，处于崩塌体范围内。根据甲方要求对锚索孔B6-5、B6-9、B4-8、B6-16、B6-19、B6-23进行测试，以上各孔孔径为φ130mm，锚索钻孔俯角15°。主要查找钻孔中裂缝（图1-11）及破碎情况（封绍武实测，2002）。

图1-10　PD2平硐雷达测线布置与探测成果

1—煤层采空区；2—充填但未压实的采空区
表1-5　PD2平硐探地雷达勘查异常解释综合表



图1-11　浙江金丽温高速路k81段高边坡（水平钻孔—干孔）裂缝图片

参考文献
段永侯，罗元华，柳源等.1993.中国地质灾害.北京：中国建筑工业出版社
郭建强，彭成，孙党生等.2003.链子崖危岩体勘查中物探技术的应用.水文地质工程地质
胡厚田.1989.崩塌与落石.北京：中国铁道出版社
李媛，张颖，钟立勋.1992.中国滑坡崩塌类型及分布图说明书.北京：中国地图出版社
李智毅，王智济，杨裕云.1996.工程地质学基础.武汉：中国地质大学出版社
李智毅，唐辉明.2000.岩土工程勘查.武汉：中国地质大学出版社
李大心.1994.探地雷达方法及其应用.北京：地质出版社
连克，朱汝裂，郭建强.1991.音频大地电场法在地质灾害调查中的应用尝试——长江三峡链子崖危岩体隐伏地质结构的探测.中国地质灾害与防治学报
刘传正.2000.地质灾害勘查指南.北京：地质出版社
晏同珍，杨顺安，方云.2000.滑坡学.武汉：中国地质大学出版社
展建设，吴庆曾.1991.跨孔声波穿透法在探测三峡链子崖隐伏裂缝中的应用.中国地质灾害与防治学报
张咸恭，李智毅等.1998.专门工程地质学.北京：地质出版社

8.5.1　新疆玛纳斯河流域夹河子水库坝体隐患综合电法探测

夹河子水库兴建于1959年，第二年由于质量问题坝体形成管涌造成溃坝。后经重新整修后长期运行，各类隐患逐渐明显，渗漏、裂缝现象日渐扩大，为确保堤坝安全采用了自然电位法、电阻率测深法、激发极化法对其进行了调查，有效地预测了大坝坝体的隐患。

（1）自然电场法：为了解防护坡的破损裂缝设置了I—I′剖面。该剖面有多个异常出现，两处大异常均位于闸口泄水处（其中西闸已关闭，但闸后仍有小股水流泄出），见图8-1。其余较大异常段的异常值超过正常值30%～100%以上，应是防护坡破损渗漏引起。从实地了解，凡异常出现的护坡段其水泥护面、浆砌卵石多有不同程度的破裂存在，如0+230至0+360、0+810至0+890等坝段。

图8-1　坝体破损裂缝自然电场曲线

（2）电测深剖面法：该剖面沿坝顶布置，由79个最大极距AB/2=40～100m的电测深点组成。根据实测结果得知，1+230至1+890（电测深剖面工作到1+890）ρ_s等值线密度大（图8-2），曲线分布均匀，ρ_。极大值90～120Ω·m，反映其坝体密度较好，无明显低阻软弱层存在，产生的隐患可能性小，经本次ZK₁取心证实，坝体较密实，除坝顶表层松散外，无软弱层等隐患出现。

图8-2　物探综合电性剖面

Ⅰ～Ⅳ—自然电场剖面；Ⅴ—电测深剖面

坝段从1+230开始ρ_。曲线逐渐降低，至1+110最大值仅为40Ω·m左右。1+110至1+230间，因无法布极故无电测点，而1+110至0+000ρ_。等值线值普遍较低，在同一深度仅为30～40Ω·m，为前者的1/3至1/4（图8-2）。究其原因分析，坝体上部结构较为松软不均，坝体中下部存在有低阻软弱层，经ZK₄取样证实，5.5m以上地层松软不均，其下有多个软弱层。

0+000至0+180，尤在0+000至0+030、0+090至0+180坝段，p_s等值线在坝体上部有相对高、低阻封闭圈存在，中下部等值线稀疏，根据这一特征结合其他电法分析，坝体上部除土质松软结构松散外亦有空洞裂缝存在，坝体中下部仍有软弱夹层，后经ZK₇取样证实电测深剖面法分析是正确的。

（3）激发极化法：为了解软弱夹层的顶底板埋深，选用η、J、D三参数。ZK₄旁的激电2号点，激电三参数曲线均有峰值出现，η、J、D异常值超出正常值，η、J两参数在AB/2=8及10m处有两个上升点，11、13m均有峰值异常（图8-3）。

D参数分别在5、7及11、13m处出现峰值，经定量分析，7～13m尤其10～13m有不同程度的软弱层存在，该法解释结果在后来的钻孔中证实，在5.5～17m有多层软弱层出现，岩柱成流塑和软塑状，极化率在1%～2%，激发比超过1%的10～13m岩柱全成流塑状，无法用手托起。

0+744、0+810分别为激电3号、4号点，根据各点的η、J、D值对软弱层的异常反映绘制一幅反映软弱层顶底板断面图（图8-4）（李德铭，1995年）。

图8-3　孔旁激电测深结果

图8-4　推测软弱层顶底板断面图

8.5.2　孤东油田海堤质量电测深探测

孤东油田位于黄河入海口，渤海潮间地带。孤东油田海堤是为了阻止海潮侵入，确保油田安全而建设的配套工程。该工程地处海滩，土质主要为粉砂土，并有部分地段为软基。工程建成后，经受多次风暴潮袭击，堤体内部很有可能出现疏松层带、裂缝、空洞、含水量较高的软土层及其他隐患。为查清隐患的性质及存在部位，用电阻率测深剖面对海堤进行全面系统的探测，为海堤质量评价和除险加固提供依据。

根据视电阻率的变化情况，将该海堤分为四类：①均匀密实段：视电阻率ρ_s＜5.0Ω·m，堤体质量均匀，密度度好，干容重p＞1.50t/m³，此类堤占海堤总长度的75%；②基本密实段：视电阻率ρ_s=5.0Ω·m，堤体质量一般，局部碾压不实，密实度一般，干容重ρ＝1.40～1.50t/m³，此类堤占海堤总长度的2.6%；③疏松层带：视电阻率ρ_s＞10.0Ω·m，多为电阻率异常段，堤体质量较差或很差，密实度很差，干容重p=1.30～1.40t/m³，此类堤占海堤总长度的19.3%；④软土层带：视电阻率ρ_s＜3.0Ω·m，堤体质量比较均匀，但含水量大，干容量p=1.40～1.50t/m³，此类堤占海堤总长度的3.1%。

根据土样干容量和视电阻率测定，地下水位以上，视电阻率与干容重的关系为 P=-0.06796×ln（ρ_s)+1.657%。

为验证探测效果，布置开挖了探井，并沿井深每0.50m取一个土样，现场测量土的湿容重、含水量和干容重。其中1^＃探井位于桩古段桩号0+150m处，深度5.5m，在等深度视电阻率剖面曲线图上呈高值异常，在视电阻率拟断面图上等值线呈密集高值半闭合圈，如图8-5所示，推测该处海堤为密实度较低的疏松带，该探井附近视电阻率异常段长285m(0+060至0+345）。从开挖情况来看，沿井深0～2.4m为黄色粉砂；2.4～3.0为黄色重粉质砂壤土；3.0m以下为黄色粉土。在深度为2.0～5.5m处，土的干容量在1.33～1.48t/m³，低于设计值，其含水量为10.2%～28.9%，孔隙比为0.885～0.949，渗透系数为0.432m/d左右。探井开挖过程中，土质自上到下逐渐松散，铁锹挖掘不太费力，未见肉眼可见裂缝或洞穴，其地下水位与海平面一致。当挖至5.5m时，井内发生了流沙现象，不能继续深挖。由此可见，该处堤体内部质量很差，与电探推测的结果相吻合。

图8-5　m桩古段0+000至0+300区间视电阻率等深度剖面及拟断面图

3^#探井位于孤东段桩号1+215m处，在等深度视电阻率剖面图上处于正常场区，在视电阻率拟断面图上等值线稀疏，如图8-6所示，推测为质量较好的均匀密实段。该探井开挖探度2.0m，土质为粉砂土，土体均匀密实，平均干容重达1.57t/m³，含水量在13.6%左右，与电探分析结果一致（张保祥等，1997年）。

图8-6　孤东段1+005至1+305区间等深度视电阻率剖面及拟断面图

8.5.3　高密电阻率法堤坝隐患探测

1999年3月在湖南益阳永申垸大堤实测结果（图8-7），滦河大堤探测渗漏实例剖面（图8-8）。电阻率断面清楚地反映了坝体渗漏位置（图8-71^＃断面22m处，2^＃断面133m处，图8-8137m处）和坝体质量。

图8-7　永申垸高密度电法测量断面图

图8-8　滦河大堤高密度电法工作成果图（北京地质仪器厂TDVM—2高密度电阻率仪器测试报告）

8.5.4　探地雷达堤坝渗漏探测

8.5.4.1　控制坝基渗透漏的裂隙节理调查

当坝基地层层间节理、裂隙发育，在水库蓄水后，往往成为水库渗漏的通道。充水节理、裂隙成为强反射界面，在雷达图像上表现为规则的倾斜界面。

8.5.4.2　坝体浸润线的揭示

当水库坝体存在贯穿坝体以缝隙组成水平发育带时，则在水库常年水位线附近出现以充水形成的强水平反射波组成的水库浸润线的雷达特征（图8-9）。

8.5.4.3　金江水库坝体隐患探地雷达探测

金江水库位于资江水系三级支流檀江上游，枢纽工程坐落在邵阳县东南部的五峰卜镇金江乡刘家桥村，水库总库容约1515万m³，相应水位海拔301.6m。正常库容1220万m³，相应水位海拔299.7m。常年水位海拔292～294m。主坝底部基岩为石炭系壶天群白云质灰岩和梓门桥组含燧石灰岩夹钙质粉砂岩、页岩，层间和裂隙性溶蚀较发育，岩溶强烈发育，溶沟、溶槽、石牙较多。大坝左岸至中部采用壶天群白云质灰岩残坡积土作筑坝材料，中部至右岸采用梓门桥和测水组地层的残坡积土作筑坝材料。本区位于新华夏系巨型第二沉降带中西部边缘，五丰铺向斜的东南翼，坝址岩层产状走向N20°E、倾 NW、倾角45°，岩层走向与河流流向成10°交角，为纵切河谷。有三组节理较发育，其产状分别为走向N40°W、N80°E和N15°～20°E，壶天群白云质灰岩主要岩溶发育方向与第二组节理走向一致。86%的坝体置于厚度2～15m的第四系堆、残坡积含砾粘土之上，下伏基岩有73%为岩溶强烈发育的白云质灰岩。虽经多年综合治理，但至今大坝外坡脚仍有常流水点16处，湿润区3个，湿润面积达380m²，仍为隐患未彻底根治的严重渗漏坝体。

图8-9　坝体浸润线雷达图像

为此中国科学院广州地球化学研究所应用探地雷达对湖南邵阳金江水库堤坝隐患探测研究。成果分析如下：

（1）断裂F₁与F₂揭示：图8-10为F₁断裂和F₂断裂的雷达图像，由图可见断裂倾角40°～60°，出露地层为下石炭系测水组、梓门桥组砂页煤系地层，裂隙反射界面影像较多，表明此地层层间节理、裂隙发育，成为此坝段的隐患之一。在水库大坝外坝脚有一系列漏点，稻田及菜地出现大片湿地及积水正是此隐患的佐证。在相应位置的地面检查亦见一断裂，其产状为走向80°，南倾倾角60°～70°断裂面见大量角砾岩，部分漏水点处在其延伸方向上。

图8-10　雷达图像

（2）揭示浸润线存在：300m标高平台，100MHz天线，820ns时窗的剖面连续图像上，除反映人工堆积残坡积土及基岩起伏的反射界面以外，在特定的标高上，出现一条水平的反射界面，此界面标高低于常年水位标高292～294m，在迎水坡标高为285.26m，在背水坡为285.00m，此反射界面即是水库常年水位的浸润线，其影像特征为串珠状的强反射界面贯穿坝体，产状水平，断续出现。沿此反射界面缝隙发育，并见有多处溶洞、土洞出现，见图8-9。可见由于坝体土壤含粘粒量高，具干裂湿胀的特性，在带压力的水体作用下，长期浸泡的土体粘粒形成泥浆，泥水逐渐渗出，沿水位浸润线形成带状空隙。

（3）灌浆工程质量检测探索：目前灰岩地区水库坝体隐患防治在国内外仍是一大难题。金江水库隐患治理有30多年的历史，自1960年蓄水以后，主坝常发生渗漏、开裂、沉陷、塌陷等现象，险情时有发生。1960年6月至1962年5月，进行帷幕灌浆，钻孔184个，使坝体漏水量减少63%;1982年低涵出口下基岩管涌，中部内坡沉陷1350m²，左岸及右岸坡出现塌洞，实施帷幕灌浆，钻孔258个，进尺9550m，灌入水泥3345t;1986年外坡三个湿润区仍存在，大坝外坡二级平台出现一塌洞，实施劈裂灌浆和高压定向喷射灌浆，灌入水泥2225t，形成防渗板墙6442m²;1996年内侧一线平台出现塌洞，坝外出水点流浑水，进行帷幕灌浆处理，但浑水流量无减少。在300m标高的探地雷达图像（图8-11）上出现等间距灌浆物影像，这些灌浆物具强反射、锥状影像特征，间距3m，个别6m。水库管理部门证实帷幕灌浆孔距3m一个，间距6m者，中间钻孔无或少进浆量，根据图像上的影像可准确计算灌浆有效深度和水泥浆的扩散半径（曾提等，2000）。

图8-11　灌浆效果检测雷达图像

8.5.5　深圳罗屋田水库井间地震CT渗漏勘探

水库所在罗屋田河谷属断裂谷，西侧坝址附近有下石炭统石磴子组可溶性石灰岩分布，石灰岩分布区内岩溶极发育。根据库区灌浆堵漏等钻孔勘探资料：覆盖层3.25～17.7m，由粘性土、含砾中粗砂为主组成；灰—深灰色灰岩、白云质大理岩等可溶性岩。这些可溶性岩或埋藏于第四系河流堆积土层之下，或埋藏于石炭统砂页岩之下。据1984年广东省水电勘测设计院40个灌浆钻孔资料，有9个钻孔揭露单层溶洞或多层溶洞，洞高0.4～3.25m不等，多数溶洞未充填，个别为充填－半充填洞。另外，在水库管理处以北、溢洪道东侧可能存在一北北东向（N25°E）断裂带，这一带可溶性岩内溶洞极为发育，以上9个所揭露溶洞的灌浆孔均在这一区域，这也是本次地震波CT工作的重大区域。

图8-12为距坝基线距离约20km的K₁-K₂-K₃-K₄钻孔CT成像剖面图和为距坝基线距离约40m的K₅-K₆-K₇钻孔成像剖面图，图8-13为近垂直坝基线的 K₆-K₃钻孔CT成像剖面图。从波速图像可以看出其纵波速度分布在1.53～4.38km/s，且呈现自上而下速度增高的趋势，可以认为波速值大于2.3km/s且等值线密集区为相对完整基岩区，如图8-12、图8-13的下部；局部的低速（1.5～2.2km/s）等值线封闭圈为小溶洞或岩溶发育区。在波速图像图8-12下图中纵波速度值相对较低为1.2～3.8km/s，这符合钻孔地质资料所揭露的这一带为灰岩、白云质大理岩等可溶性岩分布区。

图8-12　km深圳市罗屋田水库岩溶渗漏勘察跨孔CT成像

图8-13　km深圳市罗屋田水库岩溶渗漏勘察跨孔CT成像

在波速图像中靠近K1孔标高27.36m、15m、2.36m处的三个低速封闭区推断为溶洞，其上部（由K₂孔标高的37.36m至K₄孔标高31m）为溶沟、溶槽或破碎带影响区。波速图像图8-13中部标高30～34.7m为一较大规模的溶洞发育，图8-12下图中浅部的溶沟、溶槽与深部的溶洞成层状沟通，这一区域正是为灌浆孔所揭示的多层溶洞区，位于北北东断裂带附近，受破碎带影响，这一带可溶性岩极为发育，是造成水库渗漏的主要原因。由此，K₁孔周围所揭示的溶洞和K₆-K₃中间部位的溶洞为主要的渗漏通道，其展布方向应当与剖面垂直即近垂直坝基线方向，深部虽有局部小溶洞发育，但不具连通性。

另外，在波速图像的标高37.3m、35.4m、41m以上部分，是由于井中无水、接收检波器无法耦合，造成这一区域无接收数据，属非成像区域，不作解释（孙党生、李洪涛等，2000）。

8.5.6　大堤防（隔）渗墙质量浅层地震检测

为了确保重点江河大堤的绝对安全，国家每年需投入大量的人力和物力对大堤进行加固处理。近年来，提出了采用防（隔）渗墙方法，防止（或隔离）地下水和江水穿过大堤堤身，防止管涌的形成，从而达到保证大堤安全的目的。形成防（或隔）渗墙的方法很多，例如搅拌、砼成墙。此类墙具有竖直的规整的二维板状体和厚度小（一般为20～30cm）两大特点。因此，如何准确地无损检测墙的质量（主要包括墙的连续性和厚度），是目前最为关注的问题。采用浅层地震反射波和瞬态瑞雷面波法相结合对搅拌和砼成墙方法形成的隔渗墙质量检测效果较好。

8.5.6.1　地球物理条件和成墙厚度的计算

浅层地震反射波法和瞬态瑞雷面波法均是利用介质的物性差异，在物性发生变化或突变部位将产生波的反射或绕射和频散现象。砼防渗墙主要由砂和水泥灌注而成，而搅拌隔渗墙主要由水泥和粘土孔中搅拌而成，因此，墙与围土、墙与夹泥（或疏松体）之间均存在明显的物性差异，将产生反射或绕射和频散，具有较好的地震地质条件。检测区内表层均为粘土或亚粘土，具有良好的激发接收条件。不管是防渗墙还是隔渗墙，从设计上看均为一个竖直的规整的二维板状体，若墙体所穿过的地层或墙体附近为均匀状介质，有

地质灾害勘查地球物理技术手册

即

地质灾害勘查地球物理技术手册

式中，v_rt(h）,v_rtq(h）,v_rq(h）分别是深度为h处的围土、墙体两侧两检波器之间（即墙和围土的综合）和墙体的面波速度，dh(h）是深度为 h处的墙的厚度，dx为墙体两侧两检波器之间的距离。当v_r(th)=v_{r q}(h）时，墙厚dh(h)=0；当v_rtq(h)=v_rq(h）时，墙厚dh(h)=dx。当深度为 h处的v_rt(h）,v_rtq(h）和v_rq(h）及dx为已知时，即可由（8.2）式求得墙厚dh(h）。因此，墙厚的反演精度取决于由瑞雷面波法获取的围土、墙体和墙体两旁检测器之间的面波速度（图8-14）。

图8-14　厚度计算示意图

8.5.6.2　砼防渗墙浅层地震反射深度剖面及厚度

由图8-15断面墙的厚度和图8-16砼防渗墙浅层地震反射深度剖面可知，剖面上主要有3组连续性较好的反射同相轴，它们分别为防渗墙顶板、底板和粘土层底板反射，墙体中异常清晰易辨。墙的顶板埋深约为1.3～2.5m，底板埋深约为13.0～15.0m（设计埋深为14.0m）。墙体中存在3处夹疏松物或墙厚变薄的异常。2个断面墙的最小厚度为19.9cm，最大厚度为23.6m，平均厚度分别为22.5cm和21.7cm，均达到设计要求（设计厚度为22.0cm）。

图8-15　厚度示意图

图8-16　砼防渗透墙浅层地震反射深度剖面

8.5.6.3　搅拌隔渗墙浅层地震反射深度剖面及厚度

图8-17　断面厚度示意图

由图8-17两个断面墙的厚度和图8-18搅拌隔渗墙浅层地震反射深度剖面可知，隔渗墙顶底板反射相轴基本上可连续追踪对比解释，墙体中异常清晰易辨。墙的顶板埋深约为0.5～2.5m，底板埋深约为17.0～19.0m（设计埋深为18.0m）。底板反射同相轴的连续性比顶板反射同相轴的连续性相对要差，表明墙底存在夹泥和不光滑现象。墙体中主要存在四处夹泥异常。两个断面墙的最小厚度为32.8cm，最大厚度为35.3cm，平均厚度分别为33.0cm和33.1cm，均达到设计要求（设计厚度为33.0cm）（刘江平等，2000）。

图8-18　搅拌隔渗墙浅层地震反射深度剖面

参考文献

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