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堤防隐患探测实例分析
摘要:在堤防隐患探测中,采用地质雷达、高密度电法、电测深法、地震折射波法等综合物探技术,并结合少量的土工试验资料,提高了物探成果的可靠性和实用性,取得了良好的应用效果,为堤防隐患探测提供了新的思路。
关键词:综合物探堤防工程地质雷达高密度电法电测深法地震折射波法土工试验
0前言
永定河卢沟桥下游北京段左、右堤防全长约91km,其中左堤长约61km,右堤长约30km。该堤防于清朝乾隆年间填筑,后经多次维修和加固形成现有规模,其主体为梯形,堤顶宽10m左右,可见堤高约5~6m,迎水坡坡度为1:~1:,背水坡坡度为1:~1:。目前左堤堤顶为沥青路面,右堤堤顶除上游段为混凝土路面外其余堤段均为砂石路面,可供防汛等车辆通行,基本满足防汛通行的要求。
在上述左、右堤防内共划定险工段12处计23段,这些险工段在历史上均有决口或抢险加固的记载,曾于1964~1989年多次对其迎水坡进行护险加固处理,多以干浆砌石结合铅丝石笼构成护坡。
为满足永定河北京段防洪规划的需要,应检测堤防工程内部隐患及其质量,故进行物探工作,以便汛期之前进行加固处理,并有针对性地进行防汛材料的配备和组织,保证渡汛万无一失。其任务为:①探测堤防及堤防险工段地质结构及堤身、堤基存在的隐患、规模、种类、分布范围;②探测旧渠砌石护险工程的护砌分布厚度及堤基情况;
③探测险工段堤防工程已经出现的裂缝、滑坡、坍陷、隆起等不良地质现象,探测堤身、堤基有无獾洞及其它空洞存在;④本次堤防勘探深度为堤顶以下15m。
该堤防基础为第四系全新统冲洪积地层,岩性以粉细砂为主,下游段出现黑色淤泥质粘土夹层,~。
堤身为人工就地取土填筑而成,主要由粉细砂(中下游段)、砂卵砾石(上游段)等组成。而险工段除上述介质组成外,在迎水坡铺设浆砌石护坡(—原设计标准)和铅丝石笼水平护底,浆砌石护坡除可见堤身部分裸露外,其余部分和外铺8m左右的铅丝石笼水平护底均埋于河滩滩地以下,一般为4~6m。介质构成复杂多变,分布不均,且处于包气带中,极为干燥。
地下水位埋深(自地表计):卢沟桥附近约20m,至下游逐渐变浅,达省/市界附近一带(石佛寺)约2m。
实践及理论分析表明:浆砌石、堤身粉细砂(或砂卵砾石)和堤基粉细砂两俩之间具有电磁、电性和弹性差异,具备综合物探的物理前提;各类堤防隐患与正常堤防介质具有一定的电磁、电性等差异,可用地质雷达、高密度电法、电测深法、中间梯度剖面法等进行探测。但某些不均质体的规模与其埋深之比太小,在物探曲线上反映不明显,难于准确地划分;同时,由于测区范围较大,堤防各岩性层的空间变化具有较大差异,加之堤身介质组成复杂多变,致使测区地球物理特征复杂。
1测试方法
地质雷达
沿堤顶迎水边布置1条纵剖面,并全线实施地质雷达探测,选用天线的中心频率为50MHz。对于险工段,又在堤顶背水侧和迎水面坡脚各布置1条纵剖面,选用天线的中心频率为250MHz。,。测试仪器为瑞典产RAMAC/GPR雷达系统。实测采用剖面法,且收发天线方向与测线方向平行。
电法勘探
在地质雷达探测的基础上,选择部分堤段,沿堤顶迎水边进行电法勘探。测试仪器为国产WDJD-1型多功能电测仪及其附属设备。实测方法为:①高密度电法,选用温纳尔装置,基本点距为2~3m,电极隔离系数为9~12;②电测深法,选用MN/AB=1/5的对称四极等比装置,最小供电极距(AB/2)min=,最大供电极距(AB/2)max=;③中间梯度剖面法,采用供电极距AB=60m,测量极距MN=4m,测点距为2m。
地震勘探
在地质雷达探测的基础上,选择部分堤段,沿堤顶迎水边进行地震勘探。测试仪器为美国产R24工程地震仪以及与之配套的专用电缆和频率为38Hz的检波器等,采用锤击震源。测试方法为初至折射波法。
土工试验
为准定量或半定量地评价堤身土体质量,在进行地球物理勘探的同时,对堤身土体进行原位和室内土工试验。
⑴原位(现场)试验:密度测试采用环刀法(堤身为粉细砂)、注水法(堤身为砂卵砾石);天然含水量测试采用烘干法。
⑵室内试验:依据现场测试的密度、含水量重新制样并测试。
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2资料整理与解释
地质雷达
由野外实测所获得的雷达剖面,经滤波、平衡处理后得到清晰的雷达图像,据此全面客观地分析各种雷达波组的特征(如波形、频率、强度等),尤其是反射波的波形及强度特征,通过同相轴