土石坝水库渗漏并行电法探查工程应用研究

摘要

在我国，年久失修的土石坝水库出现渗漏的现象已较为普遍，目前针对这方面问题的探查手段及方法也有很多，其中电法作为一种原位无损、便捷高效且探测结果较为可靠的地球物理勘探方法已广泛应用于土石坝水库的渗漏探查工作中。
　　但是，由于在电法固有的体积效应及旁侧效应等内因以及实际探查中的土石坝结构复杂多样等外因共同影响下，有些时候现场测试得到的结果并不能准确的圈定出隐患的实际大小甚至不能有效地判断出异常区域的真实位置，造成现场人员对我们的探查手段及个人能力产生质疑。同时，不同地区的土石坝渗漏形成机理存在差异，使得隐患位置、大小、形态及走向各异，这就增加了采集到的电法数据后期处理分析及解释的难度。若对现场电法探查工作中存在的问题进行更加细致深入的试验研究，并将试验中掌握的规律及结果用于实际隐患探测工作中，这会提高现场测线布置的合理性以及能为后期数据结果的分析解释提供基础依据。
　　首先，针对现场电法测试中存在的若干问题查阅了相关文献资料，在此基础之上，使用并行电法测试技术针对其中的三个问题进行了深入的室内试验研究。通过对整个系列试验全过程的地电场响应特征及相关的变化规律进行归纳总结，得到了如下认识:
　　(1)对温纳三极左右装置中的视电阻率及反演电阻率的数据图进行了对比研究。异常体为高阻的情况下，温纳三极视电阻率比值后的左装置探测的高阻体向左偏移，右装置探测出的结果是向右偏移;在外界干扰条件较强的情况下，温纳三极反演电阻率的左装置数据效果要好于右装置;无论是温纳三极视电阻率数据还是温纳三极反演电阻率数据，对其进行比值处理后的左右装置效果都很好。结果表明，温纳三极左右装置的视电阻率数据容易使异常体发生一定的偏移，经过反演处理后的电阻率数据能够很好判断出异常体的准确位置，在进行室内试验时，尤其在受到外界因素影响比较大时，可以运用比值处理方法减弱外界干扰。
　　(2)探讨研究了不同走向及位置的渗漏通道地电场响应特征。试验过程中选择了渗漏通道与测线夹角为30°、60°、90°三种情况进行研究，并且改变了渗漏通道的埋深，其次研究了渗漏通道垂直于测线方向时，通过改变渗漏通道的深度及相对于测线的水平位置等，分别对其地电场响应特征规律进行比较研究。研究结果表明，当渗漏通道与测线布置方向垂直时，探测到的深度及大小效果最好，随着夹角的减小，异常体位置处的电阻率值逐渐变小，但是其附近左右两侧区域的电阻率值有所升高，同时当渗漏通道深度增加后，其地电场响应效果会明显减弱，并且位置不同探测效果也存在一定的差异。
　　(3)针对电法中的旁侧效应问题进行了相关试验研究。试验中将异常体从测线的正下方不同深度及位置处逐渐偏离探测断面，观察这一过程中异常体的地电场响应效果，通过提取异常体中心位置处横向上和纵向上的数据，得到其整个偏移过程中的电剖面曲线图和电测深曲线图。本次通过对旁侧效应问题进行了深入的试验研究，基本掌握了异常体逐渐偏离探测断面过程中的地电场响应特征变化规律，得到了运用电法旁侧效应判断异常体位置及形态的有效响应范围。
　　论文通过对现场电法探测中存在问题进行了相关室内试验，得到了不同情况下的地电场响应特征及其变化规律，为现场测线间距的合理选择以及对数据结果的分析解释提供了一定的指导。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 土石坝水库渗漏探测方法研究现状

1．2．1 地球物理方法

1．2．2 其它测试方法

1．3 电法测试存在的问题

1．4 本文主要研究内容

2 并行电法技术探查大坝水库隐患原理概述

2．1 电阻率法

2．2 高密度电阻率法概述

2．2．1 高密度电阻率法工作原理

2．2．2 高密度电阻率法采集系统

2．3 并行电法测试技术

2．3．1 并行电法系统及其原理

2．3．2 并行电法数据采集方式

2．3．3 二维断面反演的阻尼最小二乘法

2．3．4 并行电法数据处理基本流程

3 坝体异常探测物理模拟

3．1 试验前准备工作

3．1．1 试验目的

3．1．2 试验设备

3．1．3 现场布置及设备参数设置

3．1．4 试验数据相关处理

3．2 左右装置效果比较

3．3 不同走向及位置的渗漏通道地电响应特征研究

3．3．1 不同走向的渗漏通道地电响应特征研究

3．3．2 不同位置的渗漏通道地电响应特征研究

3．4 旁侧效应规律研宄

3．4．1 平行测线的异常体截面为圆形

3．4．2 平行测线的异常体截面为长方形时

4 现场测试应用

4．1 水库概况及探测目的

4．2 探测布置及工作量

4．3 探测成果分析

5 研究结论与建议

5．1 研究结论

5．2 建议

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果