水电站水库大坝堤防渗漏检测技术应用

1、32/32水电站水库大坝堤防渗漏检测技术应用房纯纲 姚成林 贾永梅 邓中俊（中国水利水电科学研究院,中水科技，100038）【摘要】 1998年8月大洪水后，国内外关于堤防渗漏隐患探测技术及仪器的研究与开发普遍重视。由于堤防和土坝结构及其渗漏隐患复杂多变，决定了堤防渗漏隐患探测技术的困难专门大和对探测仪器标准要求专门高。本文在介绍我国堤坝构造特点后，分析了堤坝渗漏隐患种类及特点、堤坝出险形式和可用于隐患探测的堤坝的物理参数。在此基础上，提出了对探测仪器的要求。依照使用环境的不同特点和对仪器的专门要求，作者将国内外差不多实际应用的堤坝渗漏隐患探测仪器，分为枯水期堤坝隐患（缺陷）探测仪器和洪水期堤

2、防渗漏探测仪器两类分不进行介绍。本文还介绍了现场检测堤防、心墙、混凝土防渗墙的隐患和基础裂缝的实例。最后，对堤坝隐患探测技术应用与进展的有关问题进行探讨。【关键词】堤坝 渗漏 隐患 探测 技术 仪器1 概述1我国大江大河大湖的堤防多数建在冲积平原上，地层一般为二元结构，表面覆盖层较薄，下层为较厚的饱和粉细砂及砂砾石层，堤基极易产生渗漏，严峻时出现管涌险情。此外，堤防经历次填筑而成，填土不匀，堤身不密实且存在生物洞穴及其他隐患，每到汛期遇高洪水位，堤脚堤身容易产生管涌、散浸等渗漏险情。及时探明险情，确定渗漏位置，解决人工“拉网式”查管涌的落后方法，关于堤防的除险加固将起到十分重要的作用。洪水退后

3、，加固沿江堤防，防止以后洪水再度肆掠，是全国和沿江地区的重要任务。在除险加固往常，首先应查明险工险段。一些水毁工程，经由人工查看能够发觉；而大量隐藏在堤身和堤基内的隐患，人工巡查不可能发觉，只有采纳专门研制的仪器设备，精心探测才能发觉。查明隐患的位置，有针对性地对重点堤段采取加固除险措施，保证将有限的人力、物力和财力用在最需要的地点，关于提高防洪减灾效果，保证安全度汛是十分重要的。我国有大坝86000多座，其中大部分是上世纪5060年代修建的中小型土坝。由于当时施工条件的限制和建成时刻久远，这些大坝病险严峻，许多成为三类坝。从2007年开始，三年时刻，国家投入巨资，对6240座病险坝进行除险加

4、固，消除病害，保证大坝安全运行。关于病险坝内部存在的裂缝、松散区、不均匀区、渗漏通道等各种隐患，只有采纳专用仪器设备才能探测清晰。为除险加固工程设计提供可靠依据。 然而，总的来讲，目前国内外尚无探测堤防和大坝渗漏隐患的成熟技术和行之有效的仪器1。近年来，特不是在1998年洪水后，国内有关部门及一些单位关于堤防隐患探测技术给予高度重视，积极开展了有关技术研究及专用仪器研制，计有：瞬变电磁法、频率域电磁法4、高密度电法、探地雷达、表面波法、浅层反射地震法、放射性同位素法等。这些方法在许多大坝和长江、黄河、北江、永定河和洞庭湖、鄱阳湖等堤防上均有一些成功应用的例子。 本文以堤防隐患探测为例进行介绍，

5、其中许多内容也适用于大坝。2 我国堤防构造的特点我国堤防长度专门长，总长度达26万km，仅长江干堤长度已达3600km堤防修建前未作基础处理，基础薄弱。堤防基础一般为二元结构，即上层为几米到十几米厚不透水的覆盖层；下层为十几米到几十米厚透水的沙砾石层和细沙层。堤防建在覆盖层上，二者成为一体，像是一座挡水墙浮在透水的沙砾石上。3 堤防隐患（缺陷）分类由于堤防修建质量差、堤身高度不够、经多年水力冲刷带走细颗粒土、基础塌陷造成不均匀沉降和生物侵害等缘故，造成堤防存在多种缺陷，或称为隐患。有的隐患存在于堤身内，也有的存在于覆盖层和浅层基础内。当这些隐患进展严峻时，遇高洪水位，堤防发生渗漏。通俗地讲，归

6、纳起来，堤防的隐患有3类：（1）洞：蚁穴、鼠洞、烂树根、塌陷产生的空洞以及浅层基础内细颗粒土被冲走形成的孔洞等；（2）缝：纵缝、横缝、斜缝、隐蔽缝、开口缝等；（3）松：密实度低（孔隙率大）或填料为沙土等。堤防出险的表现形式 由于不同堤段存在的隐患类型不同，高洪水位时，堤防出险有多种表现形式。在此，本文列举常见的几种形式：（1）漫顶：当洪水位高于堤顶时，发生漫顶。为防止漫顶发生，修建子堤挡水；（2）管涌：常发生在堤脚和基础处，由于水流冲刷带走细颗粒土，留下砾石形成渗漏通道，或在堤内挖鱼塘、种水稻等破坏了覆盖层，使地下高压水上冒，形成管涌。管涌较少发生在堤身处，有时生物洞穴造成堤身管涌。（3）散浸

7、：由于堤身为沙土，密实度小，渗透系数大，高洪水位时，堤身内浸润线抬高，水由堤内坡渗出，形成散浸。（4）滑坡：有基础的缘故，也有堤身的缘故。基础的细颗粒土被水冲走或黏土基础经水长期浸泡，强度减弱，承受不住堤身压力，产生滑坡。堤身内存在裂缝或经水长期浸泡，内摩擦力降低，也可能出现滑坡。（5）崩岸：形成崩岸的缘故复杂，因出险堤段不同而异，目前对崩岸缘故有不同解释。洪水期，出现水下顶冲崩岸，有可能掏空堤基，十分危险。近年来，洪水退后，出现多处严峻崩岸，河滩后退，严峻威胁堤防安全。（6）裂缝：基础不均匀沉降、滑坡等缘故使堤身产生裂缝。（7）塌陷：由于堤身存在大蚁穴等缺陷或基础沉降形成塌陷。5 堤防隐患的

8、特点为了有效地探测堤身和堤基内部缺陷，首先应该了解堤防隐患的特点。如此，才能有的放矢地研究探测方法，研制开发有效的探测仪器。堤防隐患的特点归纳如下：（1）我国堤防长，隐患分布范围广，深浅不知，位置不定，在堤防表面难以发觉。（2）隐患种类多。堤身内可能存在第3节所列多种形式缺陷。基础内细颗粒土被冲走，形成渗漏通道；黏土基础经水长期浸泡强度降低。（3）与堤身的体积大小和埋深比较，缺陷的体积小，增加探测难度。（4）缺陷种类和性质未知。（5）缺陷部位的物理特性与周围的正常部位相差无几。（6）缺陷部位的某些物理参数值小于周围正常土体的物理参数值（如：电导率等），周围正常土体的物理特性掩盖了异常体，探测时

9、，形成放射医学上称谓的“阴性扫描”。与异常部位特征强的“阳性扫描”或勘探对象性质与围岩不同的物探比较，堤防隐患探测的困难大专门多。6 堤防隐患探测的特点上节所述堤防隐患的特点决定了探测工作的困难程度，对探测技术和探测仪器提出专门高要求：（1）灵敏度高，能探测到微弱信号。（2）分辨率高，能探测出体积小、埋深大的目标。（3）速度快。由于堤防专门长且体积大，往往一段堤防需要探测几个剖面，隐患普查的工作量专门大，探测速度快是专门重要的指标。（4）重量轻，便于移动。（5）操作简便，一般技术人员经短期培训能独立操作。（6）探测结果出图快，图像容易识不。现有的堤防和大坝隐患探测仪器，大多借用物探仪器，不能满

10、足堤防隐患探测需要。为了解决这一国家急需的技术难题，针对各种形式堤防渗漏和隐患的特点，专门有必要研制新的专用仪器。7 可用于隐患探测的堤防物理参数7.1 可利用的物理参数 在研究堤防隐患探测技术和研制探测仪器往常，首先应当研究考查由于存在缺陷，堤防的哪些物理量发生变化，并可利用这些变化了的物理量探测出隐患之所在。（1）电和电磁：堤防存在缺陷和发生渗漏时，筑堤材料和/或基础的电导率（电阻率）发生较明显变化，采纳电法和电磁法可探测出电导率异常。（2）声：堤防发生渗漏时，水流声和水与土体摩擦声，可用声发射法检测渗漏通道定位。（3）光：指可见光形成的图像和人工探查。（4）热：由于河水温度低于堤身、堤内

11、坡和堤内地面的温度，发生渗漏时，这些部位的温度低于正常部位的温度，采纳直接测和气红外线成像技术可及时发觉渗漏部位。（5）振动波：堤防存在缺陷或发生渗漏时，其弹性模量和密实度等参数发生变化，弹性波在病变部位传播时，波速、波形发生改变。表面波和浅层反射地震波均可利用。（6）水流：堤防存在渗漏通道时，利用放射性同位素示踪剂查找渗漏路径和渗漏入口，或者通过测量流场变化，探测渗漏入口。（7）磁：堤防存在孔洞缺陷时，局域磁力发生改变，利用磁力仪可测量这种变化。（8）重力：堤防存在较大缺陷时，密度减小，利用微重力仪可发觉缺陷部位。最后两项是国外专家提出的方法，国内尚未开展这方面工作。7.2 电法/电磁法的特

12、点在大多数情况下，当堤防存在隐患和发生渗漏时，在诸多可利用于隐患和渗漏探测的物理参数中，其电导率（电阻率）变化最明显，且易于探测。这是目前广泛采纳高密度电法和瞬变电磁法探测堤防隐患和渗漏的缘故。差不多被利用的电磁波频率范围及其对应的探测方法如下：频率直流102 Hz 103 Hz 104 Hz107 Hz 108 Hz探测方法高密度电法瞬变（时刻域）电磁法频率域电磁法探地雷达7.3 阻碍堤防填料电导率的因素5 阻碍堤身填料和堤基电导率变化的因素十分复杂。将其分类，可归纳为土的因素和水的因素。（1）土的因素包括：土质：土的组成成分，所含各种成分的比例，各种成分的电导率；各种成分填料的颗粒级配；填

13、料的密度（孔隙率）。（2）水的因素包括：水质：水所含各种化学物质及其比例决定了水的电导率；含水量：堤身和浅覆盖层的含水量会发生变化，一般情况下，深覆盖层和层基础含饱和水；水的矿化度：水中化学物质与土所含物质进行化学反应和电化学反应以及土中部分物质溶解于水，都会引起水的矿化度改变，从而，使电导率发生变化。 上述6种因素中的任意1种发生变化，都会阻碍堤防的电导率。反过来讲，当探测到堤防的某处存在电导率异常，可能是上述6种因素中的任意1种或多种发生变化引起的，因而，难以断定确切的缘故。这确实是物探结果存在多解性的缘故。为解决这一理论上存在的难题，物探界常采纳联合物探的方法，即采纳几种物探方法进行比测

14、，以提高探测结果解释的准确度。在进行探测结果解释时，了解探测现场情况和专家的经验也是十分重要的。8 探测仪器 依据工况和使用环境条件的不同，笔者将探测仪器分为两类：堤防隐患探测仪器和堤防渗漏险情探测仪器。前者要紧用于枯水期堤防隐患探测，为堤防除险加固工程提供依据，此类仪器有的也可用于洪水期渗漏通道探测、定位；后者要紧用于洪水期堤防渗漏定位探测和险情探查，这类仪器只有在堤防有水条件下才能发挥作用。这些无损探测仪器大多数属于物探仪器。现将国内外差不多用于堤防渗漏隐患探测的仪器和有关的成熟技术简介如下：8.1 枯水期堤防缺陷、隐患探测仪器：（1）瞬变电磁法（TEM）堤防渗漏探测仪2、3 瞬变电磁法又

15、称为时刻域电磁法，在一个测站，利用不同时刻探测不同深度地层的电导率，当某处电导率出现异常值，则认为该处存在缺陷。该仪器由发射机、发射线圈、接收线圈、接收机和微机信号采集处理系统组成，没有插入地下的部件，可由人工在堤顶迅速移动，也可安装在车内，进行普查。瞬变电磁法属于无损探测，具有高分辨率、高灵敏度、操作简便和探测速度快等优点。国内有的仪器在一个测站工作时刻小于30s。沿堤轴的横向位置分辨率为15m（可任意设置测站间距），深向分辨率为24Palacky7等人在加拿大 Burkina Faso地区进行过瞬变电磁法与甚低频电磁法（VLFEM）和直流电阻率法探测地下水对比试验，试验结果表明：在探测速度

16、、经费和准确度等指标方面，瞬变电磁法优于进行对比的其它方法。瞬变电磁法仪器既可用于枯水期隐患探测，也可用于洪水期管涌通道定位探测。（2）高密度电法堤防渗漏探测仪 由传统地电测量方法进展而来。通过插入地下的AB两个供电电极向地下供直流电，在地下一定范围内，形成一个电场。在AB两个供电电极之间，插入若干测量电极。通过检测测量电极之间的电压，发觉地下电场的异常分布，从而，确定堤防的异常部位。依据电极的组合方法和不同的测量方法，高密度电法有3种测量方式：偶极偶极（双偶极）方式、施伦贝尔热方式和温纳尔方式。依照工程情况，可采纳任意一种测量方式或几种方式组合。高密度电法的分辨率与瞬变电磁法相仿，前者的探测

17、速度低于后者。（3）大地电导率仪（频率域电磁法，FEM）5 大地电导率仪的仪器组成与瞬变电磁仪大致相同。由于电磁波在地层内传播时存在趋肤效应，大地电导率仪利用改变探测频率，探测不同深度地层的视在电导率，高频探测浅地层，低频探测深地层。大地电导率仪的分辨率低于瞬变电磁仪和高密度电法仪。然而，大地电导率仪可直接测量并显示地层的电导率。探测速度高于高密度电法仪，与瞬变电磁仪相仿。在探测散浸隐患（低密实度区）、地下空洞和铁磁物质方面，该种仪器具有一定优势。（4）表面波裂缝探测仪 表面波又称为瑞利波，是弹性波的一种。表面波的传播特点是沿介质的表面传播，高频波传入地下的深度小，低频波传入地下的深度大。利用

18、此特点，只要改变激震器的振动频率，就可探测不同深度的地层。可利用的表面波参数有速度、波幅、波形和相位等多种参数，进行综合分析。表面波法测量其横波重量在土中的传播速度，与含水量无关。因而，可计算出土的密度。表面波法探测缺陷深向位置的准确度高于电法和电磁法。其缺点是探测速度太慢。只能在确定某堤段有问题后，作详细探查用。在某些专门堤段，如：海边高含盐量堤段和钢筋混凝土建筑物等，电法和电磁法具有较大局限性，而表面波法具有独特优势。（5）探地雷达51980年代初，发明首批探地雷达（GPR）是为了进行高速公路路面和路基结合缺陷探测。而后，探地雷达逐渐向工程地质勘探进展。20世纪90年代，国内几个单位先后从

19、国外引进探地雷达作为堤防隐患探测用，除个不单位在干旱的北方应用较好外，在黄河、长江和北江流域应用均不成功。探地雷达采纳反射电磁波工作原理，一般探地雷达工作频率在120MHz400MHz，信号动态范围为160dB，探测深度较浅，应用于黏土和南方含水量较大的堤防时，最大探测深度约为2m。因而，一般探地雷达不适合堤防隐患探测用。然而，探地雷达具有其它仪器不可替代的优点，即探测速度专门快，达到每小时几十公里的探测速度。利用探地雷达的这一特点，可进行堤防隐患普查。为此，需要研制专用堤防隐患探测雷达。该雷达工作频率应在30MHz50MHz，信号动态范围应达200dB。降低工作频率和提高信号动态范围能够增加

20、探测深度，因此，随着频率降低，仪器的分辨率有所下降。8.2 洪水期渗漏险情探测仪器： 此类仪器的共同特点是利用堤防渗漏水流的某个特性，进行渗流通道探测、定位。由于渗漏水温明显低于堤内地面、水塘、水田等处的温度，因而，利用其温差探测渗漏的仪器居多。（1）便携式红外成像渗漏探测仪使用该仪器能够探测管涌和散浸。特不是在夜间，田野一片漆黑，人工查管涌十分困难，而红外线探测仪能够清晰探知管涌部位低水温，并形成图像保存。利用该仪器，只要两人在堤顶上行走，就可探测出堤内任何位置出现的管涌，完全改变落后的人工拉网式查管涌的被动落后局面。该仪器也可安装在汽车内，沿堤巡查，大大提高探测效率。（2）直升机载遥感成像

21、系统 该系统由3部分组成：机载成像系统、车载地面信号处理系统和指挥车。与卫星成像系统比较，机载成像系统能够获得大比例尺图像。直升机上，装有红外和可见光两套成像系统，红外成像系统在白天和夜间均可探查管涌和险情，可见光成像系统在白天可拍摄水情、灾情、防洪抢险等各种急需的图像。以上各种图像立即传送到车载地面图像处理系统，将图像作必要的处理、存贮后，立即传送给指挥车。在指挥车内的防洪抢险指挥人员及时获得前方各种图像信息后，以最快速度指挥防洪抢险，赢得宝贵时刻，减少损失。假现在后再次发生和20世纪末我国的几次大洪水一样的情况，直升机载遥感成像系统将会发挥巨大作用。（3）渗漏水温探测仪当堤身渗透系数增加、

22、浸润线升高，或出现浅层基础渗漏时，在堤防内坡（背水坡）堤脚地下和内坡堤身内温度下降。利用这一渗漏温差现象，可用温度计探测渗漏部位。将半导体温度计制成的专用传感器插入不同堤段堤脚地下或内坡堤身50100cm也可将若干温度计联接成自动监测系统，进行重要险工险段渗漏监测。在设计、施工这种系统时，系统各部件的布置和爱护，防止意外破坏，保证系统正常运行是十分重要的。（4）光纤测温堤防渗漏监测系统6与渗漏水温探测仪原理相同。其不同点在于测温敏感元件为测温光纤。沿内坡堤脚挖一条80100cm深的沟，将测温光纤直接埋入地下，光纤的一端接入光端机，即可监测各段光纤的温度变化情况，从而推断堤防是否出现渗漏。目前，

23、国外用于大坝渗漏监测的光纤系统的一根光纤长度可达8km；位置分辨率为1m；温度分辨率为0.20.5（5）钻孔渗漏综合探测技术一般情况下，洪水期不同意在堤防上钻孔。然而，有时堤防出现渗漏时，为了封堵渗漏通道，需要在堤顶钻孔灌浆。通常渗漏通道直径较小，钻孔专门难对准渗漏通道位置。在这种情况下，利用已有钻孔，使用放射性同位素示踪技术或其它示踪技术（如：盐水等），在上游位置一排孔投放示踪剂，在下游孔内进行放射性强度或电导率测量，能够关心准确定位渗漏通道。枯水期，采纳示踪法也可进行含水基础渗漏探测。在不同位置钻孔里或同一钻孔内不同深度位置进行水温测量，也有助于渗漏通道定位。（6）水下地形仪在探测洪水期顶

24、冲崩岸水下地形、抛石护岸位置、护岸堆石形态和查找根石等情况时，均需要使用水下地形仪之类的仪器。目前，较为先进的仪器是多波束仪，该仪器探测深度为5500m；分辨率为1.25cm；每只探头上装有101个压电晶体，可发射相同数量超声波束；水平波束宽度为1.5；水平探测范围150；垂直波束宽度为水下探测仪器遇到的共同难题是如何保证在高含沙量水中正常工作。在洪水期，长江的含沙量约为7kg/m3，而黄河的含沙量有时竟高达300400 kg/m3（7）渗漏入口探测技术堤防渗漏入口的形状是多种多样的且在较深的水下，渗漏入口处水的流速可能较低，这种工况增加了探测难度。近年来，国内已采纳了下述渗漏入口探测技术：电

25、场式渗漏探测装置。当渗漏发生时，渗漏入水口处流场发生变化。通过测量电场的方法测量流场变化，从而，发觉渗漏入口。（8）放射性同位素吸附法在水中均匀撒布放射性同位素示踪剂。在正常情况下，河床（湖底）吸附的放射性同位素浓度差不多相同。当某处存在渗漏入口，较多的水流流入渗漏入口，入口处的土体比正常部位土体吸附较多的放射性同位素。当探测出某处放射性较强时，就可推断该处为渗漏入口。此方法在流淌的水中，需要太多的放射性同位素，价格昂贵，不适用。在相对静止的水中，如：水库，应用效果显著。（9）小流速仪将双向小流速仪放在靠近水底部位，查险人员在堤顶上操作小流速仪沿水底扫描，当发觉某处流速和流场出现异常时，怀疑该

26、处存在渗漏。9 现场应用实例9.1堤防渗漏隐患探测1999年1月本单位在湖南省岳阳县进行了洞庭湖麻塘垸大堤和大毛家湖城防大堤进行了枯水期渗漏隐患探测。探测采纳本单位研制的SDC-2型堤坝渗漏探测仪和引进的EM34-3型大地电导率仪进行比测。在3座大堤上各选择3段有代表性的堤段进行探测，测线总长17.6km，探测深度为060m。探测时对堤身、堤脚、覆盖层和基础分层进行探测。探测结果表明整个大毛家湖大堤电导率低，孔隙率大，高洪水位时会出现全面散浸，并有5处存在管涌隐患。7、8月洪水期上述隐患部位均已出险，验证了枯水期渗漏隐患探测结果是正确的。为了对探测结果进行对比验证，测试堤段选择在往常探测过的大

27、毛家湖大堤桩号0+4500+900段。探测深度为030m，探测结果绘于图9.1。图中显示桩号大于0+800堤段直到0+900处电导率降低。通过1999年7、8月特大洪水，该段堤身和基础遭到严峻损坏，最严峻处发生在桩号0+8500+870段。图9.1 图9.1 大毛家湖大堤桩号0+4500+900段SDC-3型堤坝渗漏探测仪探测结果探测工作结束后，将探测结果与1998年和1999年夏季洪水期堤防渗漏情况逐段进行核对验证。结果表明：堤防隐患和渗漏探测结果与两年洪水期堤防渗漏情况完全符合。有关单位表示这两次探测结果将用于指导今后堤防防洪加固工程。9.2 探地雷达检测防渗心墙是否失效福建省某水库自20

28、06年完成大坝安全自动化监测系统后，发觉桩号0+167断面坝下游坡面75平台渗压计水位高于90平台渗压计水位。水库治理单位请有关单位采纳物探方法检测及专家论证，得出两种不同意见：（1）心墙在高程81以上填料比较疏松，且防渗心墙后反滤层在高程81以上失效，造成坝体出现渗漏现象；（2）下游坡面75平台渗压计高水位是由于大坝右岸异常绕坝渗流所致。为了进一步分辨上述两种意见哪种接近实际情况，水库治理单位邀请本单位进行复测。对心墙质量检测采纳的仪器是特制的大功率探地雷达。检测从坝头开始，沿坝轴线进行，测站间距为0.5m。现将部分检测结果例举如下。图9.2图9.5为不同桩号坝段检测结果图。由这些图能够看到

29、坝体内的细部结构，在深度3.58m（高程101.597）范围内，桩号0+0370+040、桩号0+0610+066、桩号0+1150+122、桩号0+1940+197、桩号0+2070+209、桩号0+2150+219、桩号0+2610+268、桩号0+2700+274等区域内图形出现反相，表明这些区域内的填料存在不均匀现象。如图中红虚线圈示范围。在高程97以下，心墙没有见到异常信号，表明心墙的完整性比较好，没有出现疏松现象。图图9.3 探地雷达在坝顶0+0970+127检测结果异常区异常区0-5.010.020.025.015.0深度（m）98104100100122桩号(m)图9.2 探地

30、雷达在坝顶0+0370+067检测结果异常区异常区0-5.010.020.025.015.0深度（m）3844505662桩号(m)图图9.4 探地雷达在坝顶0+1870+217检测结果异常区异常区异常区0-5.010.020.025.015.0深度（m）188194200206212桩号(m)图9.5 探地雷达在坝顶0+2470+277检测结果异常区异常区0-5.010.020.025.015.0深度（m）248254260266272桩号(m)9.3 瞬变电磁仪检测堆石围堰防渗心墙质量景洪水电站位于云南省澜沧江下游河段，西双版纳傣族自治州境内。景洪水电站枢纽工程有挡水建筑物、泄水建筑物、引

31、水建筑物、厂房及升压变电设备、通航建筑物组成。拦河坝为碾压混凝土重力坝，坝高110m，坝顶高程612m。正常蓄水位602m，总库容11.39108二期围堰在截流后，由山东水利工程总公司泰安灌浆公司在上下游围堰进行了高喷防渗墙施工。防渗墙施工完毕，基坑排水时发觉上、下游围堰靠近堰脚处均存在集中渗漏点，渗漏量20002500m为了准确探测定位围堰的渗漏部位，利用瞬变电磁仪和大地电导率仪在下游围堰堰顶进行普查，在有异常的地点进行详查。在下游围堰堰顶防渗墙的迎水面布置1条测线、坝轴线（防渗墙顶）1条测线、背水面布置1条测线，测线长150m(0+43.0250+193.025)图9.6显示沿下游围堰轴线

32、和距下游围堰轴线3m处平行于轴线的检测结果。纵坐标表示由堰顶计算的深度，横坐标表示由纵向围堰左边沿计算的桩号。图A叠加了高喷防渗墙施工纵剖面图，以便准确确定渗漏部位的坐标位置，为灌浆封堵提供准确数据。由图A能够看出在下游围堰桩号0+0830+093、深度在4055m的高喷墙内存在电阻率异常区，提示可能存在渗漏区。在桩号0+0930+103、深度在6070m高喷高喷墙图9.6 景洪水电站下游围堰渗漏检测结果(A) 沿下游围堰轴线检测结果(B) 距下游围堰轴线3m处平行于轴线的检测结果为了验证探测结果，并为封堵渗漏作预备。施工单位在下游围堰防渗墙顶桩号0+830+113范围内钻了5孔井，其中4口井

33、出水。验证了探测结果的准确性。该项工程围堰堵漏施工从2005年7月开始，进行了3个多月。按照作者探测结果布置钻孔位置，共完成钻孔及灌浆83个孔，其中上游围堰27孔，下游围堰56孔。所耗水泥3429.51t，其中纯灌水泥总量3047.05t，灌路孔容总量179.75t，膨润土总量656.63t。通过测试，上游围堰渗水量在600700m3/h之间，比开灌前的渗水量降低了约60%；下游围堰渗水量在1000m9.4 大地电导率仪检测坝基断裂带为了给哈尔滨市提供第二供水源，需要上游对某水库进行除险加固工程。在进行除险加固工程设计之前，该水库治理单位邀请我院对大坝内部隐患进行全面检测。该水库在建坝初期对坝

34、基进行过防渗处理，在桩号0217以右采纳粘土截水槽结合固结与帷幕灌浆处理的 联合防渗措施，在桩号0217以左采纳截水槽防渗。水库建成后，发觉一些渗漏问题：桩号0+164和0+184断面上，下游测压管水位高于上游测压管水位；心墙与溢洪道左边墙接触部位出现渗漏现象；基础断裂带出现渗漏现象等。采纳大地电导率仪EM34-3在马道上进行坝后基础渗漏探测。探测结果见图9.7。在桩号0+1240+178和桩号0+2580+384范围内电导率值在正常范围内，没有明显渗漏现象。然而在桩号0+1780+258范围内7.5m测线和30m测线均出现严峻异常现象，讲明该处存在断裂带，宽度约为80m。此前，在水库竣工地质

35、报告中，也讲明在在截渗墙基础处有一个80宽的断裂带。将两处断裂带的桩号连接，就标明了此断裂带的走向和范围，基础渗漏要紧发生在那个范围内的可能性最大。7.5m7.5m15m图9.7 EM34-3型大地电导率仪在马道的探测结果10 探讨几个问题（1）综合物探。迄今，绝大多数堤防渗漏隐患探测方法均为物探方法。而每一种物探方法均是通过探测地层的一种物理参数存在的差异，发觉地质异常。探测结果存在多解性。采纳几种方法进行综合物探，例如，采纳探地雷达进行快速普查，划定异常区，再用瞬变电磁法或高密度电法或表面波法进行详查。几种仪器组合进行比测，不但能够提高探测的准确性，而且能够加快探测速度。（2）物探与钻孔取

36、样相结合。物探方法属于无损探伤范围（NDT），其结果往往不能直接判定异常的属性。特不是将其应用于堤防时，由于堤防结构的复杂性，增加了探测结果解释的困难程度。笔者建议，在需要出险加固的堤段，首先采纳物探方法进行隐患普查，找出异常区。然后，钻孔取样，确定隐患性质，并进行堤防稳定性评估，设计加固方案。如此，既加快了隐患探测速度，又大大减少了钻孔取样数量及费用。（3）加强仪器软件研究。我国用于堤防隐患探测仪器的应用软件，特不是数据处理和图形软件，与国外比较，落后较多，图形质量较差，探测数据往往需要专门技术人员解释才能得出正确结果。加强仪器软件研究，特不是抗干扰软件和图形软件研究，能够提高系统分辨率，获

37、得清晰醒目的图像，便于操作，加快探测和后处理速度。目前，我国电法探测堤防渗漏隐患只测电阻率，国外已开展堤防填筑材料介电常数检测研究。将检测电阻率和介电常数（阻抗的实部与虚部）同时进行，可望提高分辨率。（4）物探结果与堤防土工参数的相关关系。目前，我国尚未开展此项研究。在筛选出几种有效的堤防隐患探测方法后，下一步工作重点是转向推广应用。由于物探结果的多解性和堤防结构的复杂性，往往同一台物探仪器在不同堤段的探测结果需要不同的解释方法，非通过专门培训的人员难以掌握。这就极大地限制了仪器的推广应用。另一方面，堤防的设计施工、出险加固、稳定性评估等均采纳土工参数，不能直接应用物探结果作为依据。为了使物探

38、仪器能在不同土质和结构的堤防上推广应用，并能将其探测结果做出与堤防土工参数有关的解释，应当在国内开展建立物探结果与堤防（堤身和基础）土工参数相关关系研究，包括重点堤段的详细地质资料勘探调查研究。这是一项庞大的具有重要意义的基础性研究工作，关于堤防的除险加固设计施工和堤防隐患探测技术的进展均具有重要意义。11 小结 我国堤防长度长，结构复杂，隐患多且分布范围广。因而，堤防隐患探测的难度特不大。我国堤防隐患探测技术从20世纪90年代开始研究。特不是，1998年8月大水后，引起各方面重视，堤防隐患探测技术有了长足进展，采纳多种技术，并研制了专用仪器，在大江大河大湖堤防上进行应用研究，有的已达到有用时

39、期。然而，已采纳的探测技术大多是将物探技术移植应用到堤防隐患探测，在应用理论、探测技术和仪器研制等各方面，还有大量问题需要研究，以达到推广应用的目的。参考资料1、房纯纲等.土坝渗漏探测方法综述.中国水利水电科学研究院学报，1999年，第3卷，第1期，第107-115页。2、Kaufman A. A. and Keller G. V., Frequency and Transient Soundings, 1983, Elsevier Science publishers.3、房纯纲 、鲁英、柯志泉.瞬变电磁法探测堤防渗漏.全国堤防加固技术研讨会论文集，第285293页，1999年12月1418

40、日，江西省南昌市。4、房纯纲、葛怀光、贾永梅.采纳大地电导率仪探测堤防渗漏. 全国堤防加固技术研讨会论文集，第302-308页，1999年12月1418日，江西省南昌市。5、房纯纲、贾永梅、周晓文、吴昌瑜，堤防电导率与土性参数的相关关系研究，水利学报，2003年第6期，第119123页。6、李大心，地质雷达方法与应用，北京，地质出版社，1994。7、Palacky G. J. et al:“Electromagnetic Prospecting for groundwater in Precambrian terrain in the Republic of Upper Volta作者简介：房

41、纯纲，教授级高工，男，1939年3月出生，1962年毕业于兰州大学物理系无线电物理专业。原任中国水利水电科学研究院仪器研究所所长。在美国密执安州立大学电机工程和计算机工程系进行超声衰减断层成像等研究，历时3年半。从事水利水电量测技术与仪器研究30余年。是国家“七五”、“八五”和“九五”攻关项目和多项部重点科技项目负责人及要紧研究人员。1990年因出色完成国家攻关项目“压实计的研制及其工程应用研究”，获国家科技进步二等奖（第1名）。1991年获国务院颁发有突出贡献专家专门津贴。1989年开始研究瞬变电磁测深技术探测土坝渗漏。1995年完成“土坝渗流通道及地下水探测新技术的研究”，并研制成功SDC-1型瞬变电磁测深系统。1998年起研究瞬变电磁法在堤防隐患探测中的应用。在国内外发表论文20余篇。获中国专利局发明专利1项，有用新型专利2项。通讯地址:北京 复兴路甲1号。邮政编码:100038。电话:(010)68781727。Inquiring into Detecting and Positioning ofHidden Leakage Faults of Da