專利名稱：垂直防滲工程質(zhì)量無損檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用電場(chǎng)檢測(cè)設(shè)置于防洪堤壩迎水坡壩根的垂直鋪塑帷幕、混凝土攪拌樁防滲墻質(zhì)量及堤壩隱患探測(cè)，分類位置在G01V3/08。
背景技術(shù)：
垂直鋪塑和混凝土截滲墻是近年來我國(guó)水利部門在堤防加固工程中廣泛采用的兩種施工方法。在垂直防滲施工過程中，防滲膜或混凝土截滲墻通常被埋設(shè)在堤壩的迎水坡的的壩根，以切斷壩根下方地層中的滲水通道，保護(hù)大堤的安全。
在垂直鋪塑的施工過程中，要求開坑和鋪塑的速度要保持一致，如果開坑的速度過快，鋪塑的速度過慢就會(huì)塌坑，會(huì)造成防滲膜鋪設(shè)卷底(埋設(shè)深度不夠)的現(xiàn)象；在一些地層條件復(fù)雜的地區(qū)還會(huì)出現(xiàn)開槽深度不夠、防滲膜被劃破的情況；另外在防滲膜接縫的地方也會(huì)出現(xiàn)結(jié)合不緊密的情況。
深層攪拌截滲墻的優(yōu)點(diǎn)是加固效果好，加固方式靈活，適用面廣，施工速度快，可充分利用原地層砂土，無棄土，造價(jià)較低。但在施工過程中，如果不能很好地控制工作流程，易于出現(xiàn)截滲墻不連續(xù)、深度不夠，攪拌不好而造成滲透包裹體或空芯樁等影響質(zhì)量的因素。
為了防止垂直鋪塑和深層攪拌截滲墻施工中出現(xiàn)的上述問題使堤防工程仍存在隱患，在防滲膜或墻鋪設(shè)完成后，對(duì)鋪設(shè)質(zhì)量進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理是非常必要的。目前國(guó)內(nèi)外尚沒有一種理想的檢查手段，檢測(cè)多采用測(cè)壓管法和依據(jù)施工前后堤內(nèi)、外水位變化分析判斷法及大開挖直接觀察法。其中前兩種方法存在著檢測(cè)不全面，隱患的定位性差，只能解決宏觀定性問題。后一種方法，雖然是直接觀察，但受地下水位限制，只能觀察淺部。這兩種方法都存在著對(duì)防滲膜鋪設(shè)出現(xiàn)的質(zhì)量問題檢測(cè)不全面、不具體，且對(duì)堤壩有破壞；從經(jīng)濟(jì)、安全責(zé)任考慮，是不可取的。特別是防滲膜鋪設(shè)出現(xiàn)的質(zhì)量問題，現(xiàn)有的檢測(cè)方法很難查明。如何快速檢測(cè)垂直防滲施工質(zhì)量已成為當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種堤壩防洪工程垂直鋪塑和深層攪拌截滲墻的不開挖，檢測(cè)工作在地面進(jìn)行，檢測(cè)過程簡(jiǎn)便迅速，檢測(cè)結(jié)果精確可靠，克服現(xiàn)有技術(shù)的前述不足。
本發(fā)明的技術(shù)方案是“雙排列二極電阻率法”，即將兩排電極沿防滲膜兩側(cè)布設(shè)，排列間對(duì)應(yīng)電極的連線和防滲膜垂直，且使防滲膜在連線的中點(diǎn)位置。防滲膜一側(cè)的電極設(shè)為供電極，另一側(cè)的電極為測(cè)量極。實(shí)際測(cè)量時(shí)，用一側(cè)排列的第一個(gè)電極和無窮遠(yuǎn)極組成回路進(jìn)行供電，用另一側(cè)電極排列的選定電極和另一個(gè)無窮遠(yuǎn)極構(gòu)成測(cè)量回路進(jìn)行電位、電流測(cè)量；當(dāng)選定電極的電位、電流測(cè)量完畢后，改變一側(cè)排列供電極的位置，進(jìn)行下一個(gè)數(shù)據(jù)測(cè)量，如此逐點(diǎn)測(cè)量，當(dāng)滿足設(shè)定要求時(shí)，改變另一側(cè)的測(cè)量電極位置進(jìn)行另一組電位測(cè)量。由于兩個(gè)電極排列對(duì)稱于防滲膜設(shè)置使防滲膜始終處于供電極和測(cè)量極的中點(diǎn)位置，根據(jù)傳統(tǒng)二極測(cè)量裝置的數(shù)據(jù)分析模式，測(cè)得數(shù)據(jù)點(diǎn)反映的是中點(diǎn)位置防滲膜的情況。這樣連續(xù)變更供電點(diǎn)和測(cè)量點(diǎn)的位置，就可完成對(duì)防滲膜的掃描測(cè)量，最后得到數(shù)據(jù)剖面為防滲膜分布位置的平行四邊形的視電阻率層數(shù)剖面。
本發(fā)明的積極效果是不破壞防洪設(shè)施的完整性和造成新的堤防隱患，全部檢測(cè)工作在地面進(jìn)行，檢測(cè)結(jié)果能給出定量描述，能全面、快速的獲取防滲帷幕設(shè)置的深度、搭接質(zhì)量、有無破損及破損的位置、程度等涉及堤防安全的情況。
本發(fā)明是靜電場(chǎng)的體效應(yīng)理論在堤壩防洪工程垂直鋪塑和深層攪拌截滲墻的質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)上的應(yīng)用。為了研究防滲膜對(duì)靜電場(chǎng)影響能力的物理本質(zhì)，我們模擬構(gòu)制了防滲膜在均勻地層中埋設(shè)情況的地電模型，防滲膜類似電阻率趨于無窮大的高阻薄板(見圖1)。為了便于分析，我們采用等效的原則將地下地電模型簡(jiǎn)化為圖2。
當(dāng)點(diǎn)電源A1(I)位于垂直分界面左側(cè)地層的地面時(shí)，A與分界面的距離為d，為了求解電阻率為ρ2的地層中任意一點(diǎn)M2的電位U2，采用鏡像法來求解電位的空間分布。可得知U2＝(Iρ2/2π)(1-K12)/r2其中 1-K12＝2ρ1/(ρ1+ρ2)可見當(dāng)ρ2→∝時(shí)，1-K12→0，U2→0當(dāng)測(cè)量電極MN橫跨在界面兩側(cè)時(shí)，ΔU＝U1-U2變的最大，根據(jù)公式ρ＝K*ΔU/I可知道此時(shí)的視電阻率值最大。
由于防滲膜在地層中不是無限延伸，因此U2的值不會(huì)為零，但是由于防滲膜的存在使MN橫跨在界面兩側(cè)時(shí)，ΔU相對(duì)變大，這就是在防滲膜位置出現(xiàn)高阻的原因。
當(dāng)利用雙排列二極裝置進(jìn)行測(cè)量時(shí)，在防滲膜的一側(cè)供電，另一側(cè)測(cè)量，這時(shí)所得的電阻率是利用U2計(jì)算出來的，表現(xiàn)為低阻異常。
綜合上述研究情況，我們知道防滲膜的存在改變了靜電場(chǎng)的分布特征，這就構(gòu)成了利用電阻率的方法進(jìn)行探測(cè)的基礎(chǔ)。根據(jù)對(duì)防滲膜分布的物理模型和地球物理方法的分析我們確定了雙排列二極掃描測(cè)量的檢測(cè)方法。


圖1為防滲膜的地電模型圖；圖2為防滲膜的簡(jiǎn)化模型圖；圖3為雙排列二極電阻率法檢測(cè)系統(tǒng)布設(shè)示意圖；圖4為數(shù)據(jù)位置分布圖。
具體實(shí)施例方式
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1、首先確定雙排列裝置類型電極數(shù)目、電極層數(shù)、電極間隔、排列間隔等參數(shù)。使用者可以根據(jù)檢測(cè)目的改變文件參數(shù)。
2、按圖3布設(shè)方式進(jìn)行塑料膜1、供電極2、測(cè)量極3、電源4的工作布置；
3、利用電法儀5進(jìn)行逐點(diǎn)、逐項(xiàng)測(cè)試，并計(jì)算其視電阻率值；4、利用厘米紙或計(jì)算機(jī)進(jìn)行等視電阻率值剖面圖繪制，其中，橫坐標(biāo)為電極排列的水平距離，縱坐標(biāo)為測(cè)試點(diǎn)深度(相當(dāng)于A極與M極距離)。具體分布位置如圖4。
工作中采用相鄰三個(gè)數(shù)據(jù)平均的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的光滑平均。數(shù)據(jù)光滑平均的目的是消除隨機(jī)地電場(chǎng)對(duì)采集數(shù)據(jù)的影響。
d(l，n)＝(l-Ws)/2·d(l，n-1)+Wsd(l，n)+(1-Ws)/2·d(l，n+1)(13)式中l(wèi)，n分別為數(shù)據(jù)點(diǎn)在電阻率二維剖面中的坐標(biāo)位置。Ws為平滑度調(diào)節(jié)系數(shù)。一般情況下，l≥Ws≥1/3。示意圖見圖4。
5 根據(jù)視電阻率二維剖面中的電阻率異常特征進(jìn)行防滲膜埋深及缺陷解釋。
6 實(shí)際工作中，為了更精確的進(jìn)行判斷，須在檢測(cè)段(既在檢測(cè)的防滲膜段一側(cè))進(jìn)行地層原始背景場(chǎng)測(cè)試，以便于對(duì)比分析。
權(quán)利要求
垂直防滲工程質(zhì)量無損檢測(cè)方法，其特征是“雙排列二極電阻率法”，即將兩排電極沿防滲膜兩側(cè)布設(shè)，排列間對(duì)應(yīng)電極的連線和防滲膜垂直，且使防滲膜在連線的中點(diǎn)位置，防滲膜一側(cè)的電極設(shè)為供電極，另一側(cè)的電極為測(cè)量極，實(shí)際測(cè)量時(shí)，用一側(cè)排列的第一個(gè)電極和無窮遠(yuǎn)極組成回路進(jìn)行供電，用另一側(cè)電極排列的選定電極和另一個(gè)無窮遠(yuǎn)極構(gòu)成測(cè)量回路進(jìn)行電位、電流測(cè)量；當(dāng)選定電極的電位、電流測(cè)量完畢后，改變一側(cè)排列供電極的位置，進(jìn)行下一個(gè)數(shù)據(jù)測(cè)量，如此逐點(diǎn)測(cè)量，當(dāng)滿足設(shè)定要求時(shí)，改變另一側(cè)的測(cè)量電極位置進(jìn)行另一組電位測(cè)量，由于兩個(gè)電極排列對(duì)稱于防滲膜設(shè)置使防滲膜始終處于供電極和測(cè)量極的中點(diǎn)位置，根據(jù)傳統(tǒng)二極測(cè)量裝置的數(shù)據(jù)分析模式，測(cè)得數(shù)據(jù)點(diǎn)反映的是中點(diǎn)位置防滲膜的情況，這樣連續(xù)變更供電點(diǎn)和測(cè)量點(diǎn)的位置，就可完成對(duì)防滲膜的掃描測(cè)量，最后得到數(shù)據(jù)剖面為防滲膜分布位置的平行四邊形的視電阻率層數(shù)剖面。
全文摘要
垂直防滲工程質(zhì)量無損檢測(cè)方法，屬于測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。將兩排電極沿防滲膜兩側(cè)布設(shè)，對(duì)應(yīng)電極的連線和防滲膜垂直，防滲膜在連線的中點(diǎn)。一側(cè)為供電極，另一側(cè)為測(cè)量極。用一側(cè)排列的第一個(gè)電極和無窮遠(yuǎn)極組成供電回路，另一側(cè)電極排列的選定電極和另一個(gè)無窮遠(yuǎn)極構(gòu)成測(cè)量回路進(jìn)行電位、電流測(cè)量；測(cè)量完畢后，改變供電極和測(cè)量電極位置進(jìn)行另一組電位測(cè)量。連續(xù)變更供電點(diǎn)和測(cè)量點(diǎn)的位置，完成對(duì)防滲膜的掃描測(cè)量，得到的數(shù)據(jù)剖面為防滲膜分布位置的平行四邊形視電阻率分布剖面。本發(fā)明的積極效果是不破壞防洪設(shè)施的完整性和造成新的堤防隱患，能全面、快速的獲取防滲帷幕設(shè)置的深度、搭接質(zhì)量、有無破損及破損的位置、程度等涉及堤防安全的情況。
文檔編號(hào)G01N27/20GK1677102SQ200410010780
公開日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2004年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月1日
發(fā)明者宋克民 申請(qǐng)人:吉林省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院