防滲帷幕特性及質(zhì)量檢測論文

　　摘要：垂直鋪塑防滲帷幕作為水利水電工程堤壩防滲的一種新技術(shù)，經(jīng)過(guò)幾十年的不斷探索與改進(jìn)，該技術(shù)日臻成熟。文章使用垂直鋪塑防滲帷幕質(zhì)量無(wú)損檢測方法是：沿防滲膜兩側布設兩排電極，保持對應電極的連線(xiàn)與防滲膜垂直，一側供電，另一側進(jìn)行測量，完成后改變電極與防滲膜的布設重新測量（掃描測量），得到防滲膜分布位置的視電阻率分布剖面。結果表明，該種無(wú)損測量方法既能保證工程的完整性，又能全面快速獲取防滲帷幕埋深、搭接質(zhì)量、破損位置等參數，具有很大的優(yōu)越性。

　　關(guān)鍵詞：垂直鋪塑防滲帷幕；防滲膜；質(zhì)量檢測

　　垂直鋪塑防滲帷幕在水利水電工程中的應用日益廣泛，該技術(shù)主要通過(guò)開(kāi)槽機械，在防滲線(xiàn)開(kāi)挖固定尺寸的溝槽（寬度為0.15～0.30m、深度≤20m），并利用泥漿護壁，通過(guò)人工將輔助機械置入槽內土工膜，并利用砂土回填，以形成防滲膜+泥漿的防滲體。該技術(shù)既可以充分利用防滲膜的隔水性能，又充分利用了防滲體的柔性，整體性好，防滲效果優(yōu)，且施工簡(jiǎn)便、適應性強。垂直鋪塑防滲帷幕施工中，必須保持開(kāi)槽和鋪塑速度一致，若兩項工作速度不一致，則會(huì )引起塌坑和防滲膜卷底，甚至會(huì )出現砂礫層劃破防滲膜，防滲膜接縫處接合不緊密等現象。諸如此類(lèi)的隱患必須及時(shí)進(jìn)行檢測和處理，如遇地下水位上漲，水頭壓力便會(huì )在防滲膜破損部位集中，進(jìn)而造成集中滲漏，導致垮壩，這充分說(shuō)明，防滲膜如果布設不當反而會(huì )成為堤壩隱患。當前，常用的垂直鋪塑檢測方法是測壓管法、施工中堤壩內外水位觀(guān)測判斷法及大開(kāi)挖直接觀(guān)察法。前兩種方法屬于宏觀(guān)定性檢測法，對防滲膜鋪設中可能出現的質(zhì)量問(wèn)題檢測不全面；第三種方法屬于微觀(guān)定量檢測法，能較全面、具體地檢測防滲膜鋪設問(wèn)題，但是受到地下水位限制，經(jīng)濟性、安全性較差。所以尋找一種既能檢測垂直鋪塑防滲膜施工質(zhì)量，又能對其運行情況進(jìn)行全面檢測的方法就顯得尤為重要。

　　1垂直鋪塑防滲帷幕物理力學(xué)特征

　　1.1防滲帷幕對靜電場(chǎng)的影響

　　1.1.1室內數值模擬試驗

　　為了探明防滲膜對靜電場(chǎng)的影響程度，根據靜電場(chǎng)理論并結合有限元法通過(guò)地電模型進(jìn)行室內數值模擬。通過(guò)利用溫納裝置測量所得電阻率剖面圖（圖1）可以看出，存在防滲膜的情況下，靜電場(chǎng)的分布規律受到干擾，且在防滲膜位置出現了明顯的`高阻異�，F象。

　　1.1.2防滲膜影響靜電場(chǎng)的物理本質(zhì)

　　運用在均勻地層埋設防滲膜且通過(guò)等效原則予以簡(jiǎn)化的地電模型（圖2）以探究防滲膜影響靜電場(chǎng)的物理本質(zhì)，防滲膜類(lèi)似于電阻率無(wú)窮大的高阻薄板。圖2中，電源A和A1分別在垂直分界面左右兩側的地層地面，距離分界面的距離均為d，可以利用鏡像法求解電位空間分布的方法求解電阻率為ρ2時(shí)地層中任一點(diǎn)M2的電位U2，公式如下：式中：可見(jiàn)，當ρ2→∞時(shí)，1-K12→0，U2→0。當測量電極橫跨界面兩側，則此時(shí)△U=U1-U2最大，根據公式ρ=K×△U/I可知，電阻率達到最大值。但防滲膜并不是在地層中無(wú)限延伸，所以U2不可能等于零，只能說(shuō)當防滲膜存在時(shí)，△U會(huì )相對變大，從而導致防滲膜位置高阻的出現。當通過(guò)雙排列二極裝置測量，并在防滲膜一側供電，另一側測量時(shí)，此時(shí)的電阻率是通過(guò)U2計算的，且低阻異常�？傊�，防滲膜改變了靜電場(chǎng)分布的性能是利用電阻率分析防滲帷幕對靜電場(chǎng)影響程度的基礎。

　　1.2雙排列電阻率二極快速掃面測量法

　　沿防滲膜兩側布設雙排電極，并保持電極連線(xiàn)與防滲膜垂直，且防滲膜位于連線(xiàn)中點(diǎn)，通過(guò)智能電纜連接電極并接入采集儀，防滲膜左側電極為供電極，右側電極為測量極。由數碼信號操控設計測量過(guò)程，對由電極和無(wú)窮遠極所形成的回路供電，并對測量回路進(jìn)行電位測量，測量完畢，改變供電極排列順序和測量電極位置進(jìn)行第二組電位測量，這樣連續變更供電點(diǎn)與測量點(diǎn)所進(jìn)行的若干組次測量便可完成防滲膜掃描式測量。

　　2垂直鋪塑防滲帷幕質(zhì)量檢測

　　2.1防滲帷幕的異常形態(tài)在圖3中，40個(gè)電極的排列間距及其與防滲膜的距離均為20cm，測量層數8層，將所采集的數據按照圖3構成電阻率剖面圖。從圖中可以看出，雙電極排列對防滲膜具有很強的反映能力，在防滲膜埋深較大的區域內視電阻率剖面低阻區具有很深的縱向深度，而埋深較小的低阻區縱向深度較淺，且在防滲膜接縫處出現了低阻區中斷現象。2.2電極排列參數的影響為了研究電極排列參數對測量結果的影響程度，將圖3中電極的排列間距及其與防滲膜的距離均縮小為10cm，測量層數增加為15層，反復測量所得視電阻率剖面圖可以反映出電極排列間距及其與防滲膜距離的變化并不會(huì )引起防滲膜在視電阻率剖面上形態(tài)的太大改變，只是改變了數據層之間的相對位置，或層數相同時(shí)改變探測深度。

　　3實(shí)際應用

　　3.1工程概況

　　北疆供水工程屬于典型的以渠道為主的線(xiàn)性供水工程，其中部位于新疆荒漠戈壁灘上，該地區降水稀少、日照與蒸發(fā)強烈，空氣干燥，氣溫變化劇烈且年較差大，戈壁沙質(zhì)土下墊面氣溫變化劇烈。該供水工程線(xiàn)路跨越三種地層：①剝蝕起伏平原區，渠線(xiàn)長(cháng)178km，地形高程差在8～20m之間，地層為泥巖、砂質(zhì)泥巖夾薄層砂巖和粒巖，砂質(zhì)泥巖具有弱～中弱膨脹性，部分膨脹性中強；②風(fēng)成沙漠區，長(cháng)158km，由起伏不平的沙隴沙丘組成，中細～中粗砂層厚度為150～250m；③細土平原區，長(cháng)55km，地形開(kāi)闊，局部為半荒漠區，大部分為農田區。

　　3.2測線(xiàn)布置與測驗結果

　　按照圖4進(jìn)行測線(xiàn)形式布置，圖中從上到下依次為：雙排列檢測裝置（用以對防滲膜的分布形態(tài)進(jìn)行檢測）、單排列檢測裝置（用以對原始背景場(chǎng)進(jìn)行檢測）和原始背景場(chǎng)雙排列檢測裝置。電極之間以及電極和防滲膜之間的距離均為1m。從測驗結果看，單排列原始背景檢測裝置和雙排列檢測裝置測試結果具有十分相似的異常特征，都從不同程度反映了原始地層的情況。雙排列背景場(chǎng)防滲膜檢驗結果異常形態(tài)的變化，反映了鋪設防滲膜的區段存在低阻異常區域，且隨著(zhù)防滲膜埋深的不同，異常區域底部呈現波浪形變動(dòng)，其中的高阻侵入則反映了防滲膜搭接不當。通過(guò)變更測線(xiàn)重新測量來(lái)檢驗探測結果的穩定性，可以看出，試驗段防滲膜存在的視電阻率異常特征與防滲膜所在位置異常特征相同，而原始防滲膜鋪設段的低阻異常區域與試驗段差異較大，這是由防滲膜埋深不同造成的，可見(jiàn)，單排列所具有的異常場(chǎng)特征完全不同于雙排列。

　　4結論

　　文章利用單排列和雙排列測電裝置對垂直鋪塑防滲帷幕進(jìn)行了快速無(wú)損檢測，結果表明，點(diǎn)面結合可以對防滲膜進(jìn)行連續雙排列掃面測量，且測量的垂向探測精度可以高達95%以上，而對于防滲膜搭接不良的位置橫向分辨率也能達到0.10m，由此測得的漏洞位置明確，且測量結果可以對防滲膜分布形態(tài)作完整描述。

　　參考文獻

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