CN101639540B - 一种止水帷幕渗漏通道隐患的探测方法 - Google Patents

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Abstract

止水帷幕渗漏隐患探测方法，首先在尚未开挖的帷幕基坑中央垂直埋设供电电极A，在基坑外围设置一供电电极B，打入地下。在待测帷幕外侧垂直钻探测孔，放入电极距固定的测量电极M、N并通过导线连接到电子自动补偿仪输入端口，测量记录点为MN中点，深度x，由电子自动补偿仪测量深度点x处两电极M、N之间的自然电位差ΔV 0(x)；经电子自动补偿仪自然电位补偿使测量电位差ΔV 0(x)读数为零；A、B电极供入电流I，由电子自动补偿仪测量电极M、N在深度x处电位差V 1(x)，并用I归一化；在深度坐标图上绘出ΔV 0(x)和V 1(x)/I随深度x变化曲线，V 1(x)/I曲线上出现正负(或负正)过渡现象，正负之间的零值点对应为渗漏隐患的存在位置和深度。

Description

一种止水帷幕渗漏通道隐患的探测方法
技术领域
本发明涉及一种地球物理探测方法，具体地说是涉及一种止水帷幕渗漏通道隐患定位的探测方法。 
背景技术
由于土地价格越来越昂贵，充分利用地下空间已成为城市建筑开发的一种趋势，深基坑的开挖和支护在高层建筑和地铁等工程上广泛使用。由于施工机具、周边环境、地质水文等条件所限，止水帷幕往往不能做到完全的搭接咬合，因此砂类土地区基坑“十坑九漏”的现状很难得到根本改观。在基坑开挖过程中，常常会出现渗漏险情。如果能够在止水帷幕形成后基坑未开挖前，检测止水帷幕质量，探测止水帷幕上的渗漏隐患，就可以避免开挖施工时出现漏水险情，保证工程建设安全。在基坑未开挖前国内外公认较好的检测方法是对帷幕内基坑进行抽水试验来确定渗漏隐患位置，但这种方法施工检测复杂，很少为施工工地使用。由于止水帷幕施工场地水文地质条件复杂，止水帷幕深埋于地下，帷幕内侧有支护桩、工型桩等建筑设施，在地球物理探测领域，基坑未开挖前的止水帷幕渗漏隐患检测为国际公认难题，国内外还没有有效技术来实现有效探测。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种止水帷幕渗漏通道隐患定位的探测方法。 
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种探测止水帷幕渗漏通道隐患的方法，其特征在于探测方法步骤如下： 
(1)在帷幕基坑中央垂直埋设位于潜水面下0.5-1m深度的铜制供电电极A，在基坑外距离帷幕2-3倍基坑深度h的位置设置一供电电极B，并埋入地下保证接地良好；在待测帷幕外侧离帷幕边墙0.1～0.5m水平距离垂直钻出直径50～150mm的探 测孔，孔深超出帷幕深度h的1～2m；在探测孔中放入极距为10～30cm的测量电极M、N并通过导线连接到电子自动补偿仪器输入端口； 
(2)电子自动补偿仪和电极自检完成后，从探测孔孔底开始测量，然后逐步向孔口测量M、N之间的电位差，测量时首先通过M、N电极测量其深度点x处两电极之间的自然电位差ΔV0(x)，经过电子自动补偿仪对自然电位进行补偿，补偿后使ΔV0(x)读数为零；电子自动补偿仪通过A、B电极的供入电流I(x)，由电子自动补偿仪测量电极M、N在同样深度x处电位差V1(x)，并用I(x)归一化，然后在同一个深度坐标图上绘出【ΔV0(x)】和【V1(x)/I】随深度x变化曲线，V1(x)/I曲线上出现正负或负正过渡现象，正负之间的零值点对应为渗漏通道隐患的存在位置和深度，而ΔV0(x)作为渗漏隐患评价的参考参数。 
上述用于测量电极M、N之间自然电位和供电后电位的仪器是电子自动补偿仪，它是一种地球物理探测仪器，或者用具有自然电位补偿功能的电传勘探仪器。 
上述的供电电极A作为正极，供电电极B作为负极，形成人工电场来拟合基坑渗漏水流场。 
上述的探测孔中放置测量电极M、N来实施电场测量，以保证渗漏隐患位置探测的转度。 
本发明探测方法的基本原理如下： 
埋置于地下的止水帷幕形成后，电阻率高的帷幕将电阻率相对较低的土层介质隔离开来，质量合格的帷幕渗透系数小、强度大，存在渗漏隐患的局部帷幕介质，渗透系数大、强度低。由于富含电解质的地下水的存在，使得渗透系数大的帷幕介质电阻率较低，往往接近于土层介质的电阻率，而低电阻率介质在均匀电场作用下存在集流效应，在渗漏隐患部位形成集流通道。该发明专利的基本原理是采用一定方法向地下供电，由电流场来拟合渗流场或水流场的分布特征，通过测量电场的异常分布特征来反映地下水流场的渗流特征，从而间接发现止水帷幕渗漏隐患。同时，由于隐患位置与周边帷幕在渗透系数或孔隙度上存在差异，为带电离子的产生选择吸附或过滤作用提供了环境，有可能在其附近形成自然电场异常，因此自然电位数据能作为一个可选参考参数。
止水帷幕渗漏探测仪器由电子自动补偿仪、电源、电位测量输入接口、高压输出接口和导线等组成，用于测量位于测量钻孔中极距相对固定的两电极M、N之间的自然电位差ΔV0(x)，对自然电位差进行补偿，补偿后再测量供电电流场作用下的两电极之间电位差V1(x)并同时测量记录当前供电电流强度I。。 
根据地表点电源场的电流分布理论，由A、B两电极供电，电流主要分布在AB距离一半所代表的深度范围内，因此埋置于帷幕外的B极应尽可能远离帷幕，距离大于帷幕深度h的2-3倍为宜。 
本发明用于各类止水帷幕渗漏通道隐患快速准确探测，适用于城市建筑深基坑止水帷幕、地铁施工止水帷幕等在建地下工程，在基坑未开挖前进行周边止水帷幕渗漏隐患探测。提前指导渗漏隐患处理，避免开挖施工时出现漏水险情，保证工程建设安全。 
附图说明
图1是现场探测工作布置示意图； 
图2是电子自动补偿仪输入输出连接示意图； 
附图2标记： 
1.电子自动补偿仪， 
2.高压输入接口， 
3.高压输入电缆， 
4.高压电源， 
5.电流输出接口到A、B电极， 
6.测量输入接口连接到M、N电极。 
图3是本发明渗漏隐患探测步骤示意图； 
图4是电子自动补偿仪的结构示意图； 
图5是止水帷幕水槽模拟试验测试结果图。 
附图5标记 
data1：无漏点存在时【V1(x)/I】-x结果； 
data2：有漏点存在时【V1(x)/I】-x结果； 
实施例：止水帷幕水槽模拟试验结果 
模拟水槽尺寸：长5m，宽4.2m，深2.4m。用加尼龙筋的无底混凝土槽模拟四面结构的止水帷幕。帷幕尺寸：厚2cm，高1.0米，边长1.5米；渗漏点位于一面帷幕中央，为2cm×2cm的水平孔洞。 
模拟止水帷幕垂直入水深度1.0m；供电电极A位于帷幕中央，B极位于水槽边缘3m处。MN之间距离10cm，x方向垂直向下，原点对应于渗漏点位置。 
测量仪器为重庆地质仪器厂生产的DDC-6电子自动补偿仪。 
测量步骤： 
(1)垂直测量孔在帷幕外侧，对应模拟渗漏点正中央位置，离开帷幕边墙4cm垂直放入测量电极MN，记录MN中点坐标x。 
(2)电子自动补偿仪和电极自检完成后，首先由M、N电极测量深度点x处两电极之间的自然电位差ΔV0(x)；然后经过探测仪器对自然电位进行补偿，补偿后使ΔV0(x)读数为零；A、B电极供入电流I(x)，由探测仪器测量电极M、N在同样深度x处电位差V1(x)，并用I(x)归一化；在深度坐标图上绘出【V1(x)/I】随深度变化曲线，V1(x)/I曲线上出现正负(或负正)过渡现象，正负之间的零值点对应为渗漏隐患的存在位置和深度。测试数据如表1所示。止水帷幕隐患模拟试验结果见图5. 
表1.止水帷幕隐患水槽物理模拟实测数据 

Claims (4)

1.一种止水帷幕渗漏通道隐患的探测方法，其特征在于探测步骤如下：
(1)在帷幕基坑中央垂直埋设位于潜水面下0.5～1m深度的铜制供电电极A，在基坑外围离帷幕2-3倍帷幕深度h的距离设置一供电电极B，并埋入地下保证接地良好；在待测帷幕外侧离帷幕边墙0.1～0.5m水平距离垂直钻出直径50～150mm的探测孔，孔深超出帷幕深度h的1～2m，在探测孔中放入极距为20～50cm的测量电极M、N，并通过导线连接到电子自动补偿仪输入端口；
(2)电子自动补偿仪和电极自检完成后，从探测孔孔底开始测量，然后逐步向孔口测量M、N之间电位差，测量时，首先由M、N电极测量M、N电极中点x处两电极之间的自然电位差
Figure FSB00000539567700011
Figure FSB00000539567700012
经过电子自动补偿仪对自然电位进行补偿，补偿后使
Figure FSB00000539567700013
读数为零；电子自动补偿仪通过A、B电极供入电流I(x)，由电子自动补偿仪测量电极M、N在同样深度x处电位差V1(x)，并用I(x)归一化，然后在深度坐标图上绘出
Figure FSB00000539567700015
和V1(x)/I随深度x变化曲线，V1(x)/I曲线上出现正负或负正过渡现象，正负之间的零值点对应为渗漏通道隐患的存在位置和深度，而
Figure FSB00000539567700016
作为渗漏隐患评价的参考参数。
2.根据权利要求1所述的一种止水帷幕渗漏通道隐患的探测方法，其特征在于，用于测量电极M、N之间自然电位和供电后电位的仪器是电子自动补偿仪，它是一种地球物理勘探仪器，也或者用具有自然电位补偿功能的电法勘探仪器。
3.根据权利要求1所述的一种止水帷幕渗漏通道隐患的探测方法，其特征在于步骤(1)中所述的基坑中央的供电电极A作为正极，基坑外远离帷幕的供电电极B作为负极，形成人工电场来拟合基坑渗漏水流场。
4.根据权利要求1所述的一种止水帷幕渗漏通道隐患的探测方法，其特征在于在步骤(1)中通过基坑帷幕旁侧的探测孔放置测量电极M、N来实施电场测量，以保证渗漏隐患位置探测的精度。
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