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专利名称：垂直防渗工程质量无损检测方法
技术领域：
本发明属于测量技术领域，具体涉及用电场检测设置于防洪堤坝迎水坡坝根的垂直铺塑帷幕、混凝土搅拌桩防渗墙质量及堤坝隐患探测，分类位置在G01V3/08。
背景技术：
垂直铺塑和混凝土截渗墙是近年来我国水利部门在堤防加固工程中广泛采用的两种施工方法。在垂直防渗施工过程中，防渗膜或混凝土截渗墙通常被埋设在堤坝的迎水坡的的坝根，以切断坝根下方地层中的渗水通道，保护大堤的安全。
在垂直铺塑的施工过程中，要求开坑和铺塑的速度要保持一致，如果开坑的速度过快，铺塑的速度过慢就会塌坑，会造成防渗膜铺设卷底(埋设深度不够)的现象；在一些地层条件复杂的地区还会出现开槽深度不够、防渗膜被划破的情况；另外在防渗膜接缝的地方也会出现结合不紧密的情况。
深层搅拌截渗墙的优点是加固效果好，加固方式灵活，适用面广，施工速度快，可充分利用原地层砂土，无弃土，造价较低。但在施工过程中，如果不能很好地控制工作流程，易于出现截渗墙不连续、深度不够，搅拌不好而造成渗透包裹体或空芯桩等影响质量的因素。
为了防止垂直铺塑和深层搅拌截渗墙施工中出现的上述问题使堤防工程仍存在隐患，在防渗膜或墙铺设完成后，对铺设质量进行及时检测，发现问题及时处理是非常必要的。目前国内外尚没有一种理想的检查手段，检测多采用测压管法和依据施工前后堤内、外水位变化分析判断法及大开挖直接观察法。其中前两种方法存在着检测不全面，隐患的定位性差，只能解决宏观定性问题。后一种方法，虽然是直接观察，但受地下水位限制，只能观察浅部。这两种方法都存在着对防渗膜铺设出现的质量问题检测不全面、不具体，且对堤坝有破坏；从经济、安全责任考虑，是不可取的。特别是防渗膜铺设出现的质量问题，现有的检测方法很难查明。如何快速检测垂直防渗施工质量已成为当务之急。

发明内容
本发明的目的是提供一种堤坝防洪工程垂直铺塑和深层搅拌截渗墙的不开挖，检测工作在地面进行，检测过程简便迅速，检测结果精确可靠，克服现有技术的前述不足。
本发明的技术方案是“双排列二极电阻率法”，即将两排电极沿防渗膜两侧布设，排列间对应电极的连线和防渗膜垂直，且使防渗膜在连线的中点位置。防渗膜一侧的电极设为供电极，另一侧的电极为测量极。实际测量时，用一侧排列的第一个电极和无穷远极组成回路进行供电，用另一侧电极排列的选定电极和另一个无穷远极构成测量回路进行电位、电流测量；当选定电极的电位、电流测量完毕后，改变一侧排列供电极的位置，进行下一个数据测量，如此逐点测量，当满足设定要求时，改变另一侧的测量电极位置进行另一组电位测量。由于两个电极排列对称于防渗膜设置使防渗膜始终处于供电极和测量极的中点位置，根据传统二极测量装置的数据分析模式，测得数据点反映的是中点位置防渗膜的情况。这样连续变更供电点和测量点的位置，就可完成对防渗膜的扫描测量，最后得到数据剖面为防渗膜分布位置的平行四边形的视电阻率层数剖面。
本发明的积极效果是不破坏防洪设施的完整性和造成新的堤防隐患，全部检测工作在地面进行，检测结果能给出定量描述，能全面、快速的获取防渗帷幕设置的深度、搭接质量、有无破损及破损的位置、程度等涉及堤防安全的情况。
本发明是静电场的体效应理论在堤坝防洪工程垂直铺塑和深层搅拌截渗墙的质量检测技术上的应用。为了研究防渗膜对静电场影响能力的物理本质，我们模拟构制了防渗膜在均匀地层中埋设情况的地电模型，防渗膜类似电阻率趋于无穷大的高阻薄板(见图1)。为了便于分析，我们采用等效的原则将地下地电模型简化为图2。
当点电源A1(I)位于垂直分界面左侧地层的地面时，A与分界面的距离为d，为了求解电阻率为ρ2的地层中任意一点M2的电位U2，采用镜像法来求解电位的空间分布。可得知U2＝(Iρ2/2π)(1-K12)/r2其中 1-K12＝2ρ1/(ρ1+ρ2)可见当ρ2→∝时，1-K12→0，U2→0当测量电极MN横跨在界面两侧时，ΔU＝U1-U2变的最大，根据公式ρ＝K*ΔU/I可知道此时的视电阻率值最大。
由于防渗膜在地层中不是无限延伸，因此U2的值不会为零，但是由于防渗膜的存在使MN横跨在界面两侧时，ΔU相对变大，这就是在防渗膜位置出现高阻的原因。
当利用双排列二极装置进行测量时，在防渗膜的一侧供电，另一侧测量，这时所得的电阻率是利用U2计算出来的，表现为低阻异常。
综合上述研究情况，我们知道防渗膜的存在改变了静电场的分布特征，这就构成了利用电阻率的方法进行探测的基础。根据对防渗膜分布的物理模型和地球物理方法的分析我们确定了双排列二极扫描测量的检测方法。


图1为防渗膜的地电模型图；图2为防渗膜的简化模型图；图3为双排列二极电阻率法检测系统布设示意图；图4为数据位置分布图。
具体实施例方式
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1、首先确定双排列装置类型电极数目、电极层数、电极间隔、排列间隔等参数。使用者可以根据检测目的改变文件参数。
2、按图3布设方式进行塑料膜1、供电极2、测量极3、电源4的工作布置；
3、利用电法仪5进行逐点、逐项测试，并计算其视电阻率值；4、利用厘米纸或计算机进行等视电阻率值剖面图绘制，其中，横坐标为电极排列的水平距离，纵坐标为测试点深度(相当于A极与M极距离)。具体分布位置如图4。
工作中采用相邻三个数据平均的方式实现数据的光滑平均。数据光滑平均的目的是消除随机地电场对采集数据的影响。
d(l，n)＝(l-Ws)/2·d(l，n-1)+Wsd(l，n)+(1-Ws)/2·d(l，n+1)(13)式中l，n分别为数据点在电阻率二维剖面中的坐标位置。Ws为平滑度调节系数。一般情况下，l≥Ws≥1/3。示意图见图4。
5 根据视电阻率二维剖面中的电阻率异常特征进行防渗膜埋深及缺陷解释。
6 实际工作中，为了更精确的进行判断，须在检测段(既在检测的防渗膜段一侧)进行地层原始背景场测试，以便于对比分析。
权利要求
垂直防渗工程质量无损检测方法，其特征是“双排列二极电阻率法”，即将两排电极沿防渗膜两侧布设，排列间对应电极的连线和防渗膜垂直，且使防渗膜在连线的中点位置，防渗膜一侧的电极设为供电极，另一侧的电极为测量极，实际测量时，用一侧排列的第一个电极和无穷远极组成回路进行供电，用另一侧电极排列的选定电极和另一个无穷远极构成测量回路进行电位、电流测量；当选定电极的电位、电流测量完毕后，改变一侧排列供电极的位置，进行下一个数据测量，如此逐点测量，当满足设定要求时，改变另一侧的测量电极位置进行另一组电位测量，由于两个电极排列对称于防渗膜设置使防渗膜始终处于供电极和测量极的中点位置，根据传统二极测量装置的数据分析模式，测得数据点反映的是中点位置防渗膜的情况，这样连续变更供电点和测量点的位置，就可完成对防渗膜的扫描测量，最后得到数据剖面为防渗膜分布位置的平行四边形的视电阻率层数剖面。
全文摘要
垂直防渗工程质量无损检测方法，属于测量技术领域。将两排电极沿防渗膜两侧布设，对应电极的连线和防渗膜垂直，防渗膜在连线的中点。一侧为供电极，另一侧为测量极。用一侧排列的第一个电极和无穷远极组成供电回路，另一侧电极排列的选定电极和另一个无穷远极构成测量回路进行电位、电流测量；测量完毕后，改变供电极和测量电极位置进行另一组电位测量。连续变更供电点和测量点的位置，完成对防渗膜的扫描测量，得到的数据剖面为防渗膜分布位置的平行四边形视电阻率分布剖面。本发明的积极效果是不破坏防洪设施的完整性和造成新的堤防隐患，能全面、快速的获取防渗帷幕设置的深度、搭接质量、有无破损及破损的位置、程度等涉及堤防安全的情况。
文档编号G01N27/20GK1677102SQ200410010780
公开日2005年10月5日 申请日期2004年4月1日 优先权日2004年4月1日
发明者宋克民 申请人:吉林省水利水电勘测设计研究院