CN103015467B - 一种检测高聚物防渗墙完整性的电位映像法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种检测高聚物防渗墙完整性的电位映像法，包括以下步骤：在防渗墙的一侧设置电流发射系统，该电流发射系统包括一个远电流电极、一条平行于防渗墙轴线布置的线形电流源电极和连接在线形电流源电极和远电流电极间的电流发射装置；以防渗墙的另一侧为电位测量面，在电位测量面设置电位测量系统；电流发射系统向防渗墙一侧的地下发射交替直流电流，电位测量系统以一定的空间间隔测量防渗墙另一侧各点的电位分布；根据测得的数据绘制各点的电位分布图，包括等电位线图或等电位梯度线图；根据电位分布图上电位大小和分布形态判断防渗墙的完整性。与现有技术相比，本发明具有检测效率高、成本低、方便等优点。

Description

一种检测高聚物防渗墙完整性的电位映像法

技术领域

本发明涉及一种岩土工程检测方法，尤其是涉及一种检测高聚物防渗墙完整性的电位映像法。

背景技术

以双组份发泡聚氨醋为代表的非水反应类高聚物注浆材料，具有环保安全、反应速度可控、膨胀率高、防水抗渗、耐久性好等特点，已成为一种综合性能优良的高聚物注浆材料。以这种材料为基础的高聚物注浆技术，通过向地基中注射双组份高聚物材料，利用高聚物材料发生化学反应后体积迅速膨胀并固化的特性，达到加固地基、填充脱空、提升地板或达到堵漏防渗的目的。近年来，高聚物注浆技术的研究与应用在我国受到日益广泛的重视，在高速公路、隧道、桥梁、堤防、大坝等基础设施维修加固方面显示出广阔的发展前景。

防渗墙的目的在于防渗堵漏，如果防渗墙本身存在漏洞或接缝缝隙，也就起不到防渗漏作用，因此其完整性至关重要。目前国内外对于由注浆建造的高聚物防渗墙的完整性(包括有无漏洞及连接缝隙)还没有有效的检测手段。也尚未见到关于检测高聚物防渗墙注浆效果的研究成果报导。从防渗墙的材料物性参数看，高聚物注浆材料弹性模量与堤坝材料(砂土/粘土)相近，而导电性与堤坝材料差别很大。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种检测效率高、成本低、快捷、方便的检测高聚物防渗墙完整性的电位映像法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种检测高聚物防渗墙完整性的电位映像法，包括以下步骤：

步骤一，在防渗墙的一侧设置电流发射系统，该电流发射系统包括一个远电流电极、一条平行于防渗墙轴线布置的线形电流源电极和连接在线形电流源电极和远电流电极间的电流发射装置；

步骤二，以防渗墙的另一侧为电位测量面，在电位测量面设置电位测量系统；

步骤三，电流发射系统向防渗墙一侧的地下发射交替直流电流，电位测量系统以一定的空间间隔测量防渗墙另一侧各点的电位分布；

步骤四，根据测得的数据绘制各点的电位分布图，包括等电位线图或等电位梯度线图；

步骤五，根据电位分布图上电位大小和分布形态判断防渗墙的完整性。

所述的判断防渗墙的完整性具体为：

若电位分布图上的等电位线平行于防渗墙轴线，则判断防渗墙完整，无漏洞；

若电位分布图上的等电位线呈同心圆或半圆状分布，则判断防渗墙存在漏洞。

当防渗墙存在漏洞时，漏洞沿防渗墙轴线的距离与电位分布图上的等电位线的极值点位置相对应。

当电位测量面为堤坝坝坡时，漏洞的埋深通过以下公式计算：

埋深＝电位分布图上等电位线极值点到防渗墙露头的斜距离/sin(α)

sin(α)是堤坝坝坡角α的正弦值。

所述的线形电流源电极包括平行于防渗墙轴线埋设的一条或多条无绝缘外皮的导线、由导线连接的多个电极或由导电材料制成的网状物或膜状物。

所述的远电流电极与线形电流源电极间的距离大于线形电流源电极长度的10倍。

所述的电位测量系统包括电位测量装置、一个测量电位用的可移动电位电极和一个测量电位分布的远电位电极，所述的电位测量装置连接在可移动电位电极和远电位电极之间，通过可移动电位电极的移动测量各点的电位分布。

所述的远电位电极与可移动电位电极间的距离大于线形电流源电极长度的10倍。

所述的电位测量系统包括电位测量装置、远电位电极和多个定点电位电极，所述的电位测量装置一侧与远电位电极连接，另一侧通过切换开关分别连接多个定点电位电极，通过切换开关的切换测量各点的电位分布。

所述的电位测量系统包括电位测量装置和两个可移动电位电极，所述的两个可移动电位电极均与电位测量装置连接，电位测量装置测量可移动电位电极间的电位差，并移动可移动电位电极获得各点的电位差分布。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明采用特殊形状的电流电极和远电流电极在防渗墙的一侧向地下发射交替直流电流，然后测量防渗墙另一侧地表的电场分布特征，进而获得地下防渗墙的完整性，检测结果直观明了，检测效率高；

2)本发明为堤坝防渗加固工程中超薄型高聚物防渗墙工程提供了有效的检测方法，具有成本低、方便快捷的优点。

附图说明

图1为本发明应用于一般地下防渗墙检测的原理示意图；

图2为本发明应用于堤坝内防渗墙检测的原理示意图；

图3为本发明堤坝内防渗墙漏洞埋深计算示意图；

图4为本发明线形电流源电极的一种埋设方式；

图5为本发明线形电流源电极的第二种埋设方式；

图6为本发明线形电流源电极的第三种埋设方式。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种检测高聚物防渗墙完整性的电位映像法，该方法基于高聚物具有电绝缘性这一物理性质，通过在防渗墙的一侧向地下发射电流而在另一侧测量地表的电位(或电位差)分布，从电位分布特征分析获得地下防渗墙的完整性。主要可应用于(但不限于)检测水库大坝、河流堤坝和高速公路等沿途结构物的高聚物地下防渗墙的完整性检测。

如图1所示，将上述方法应用于一般地下防渗墙完整性的检测，包括以下步骤：

步骤一，在防渗墙的一侧设置电流发射系统，该电流发射系统包括一个远电流电极、一条平行于防渗墙轴线布置的线形电流源电极和连接在线形电流源电极和远电流电极间的电流发射装置I。

如图4所示，本实施中，线形电流源电极为平行于防渗墙轴线埋设的一条无绝缘外皮的导线，埋设深度约为0.3米，远电流电极与线形电流源电极间的距离大于线形电流源电极长度的10倍。

步骤二，以防渗墙的另一侧为电位测量面，在电位测量面设置电位测量系统。本实施中，电位测量系统包括电位测量装置V、一个测量电位用的可移动电位电极和一个测量电位分布的远电位电极，所述的电位测量装置连接在可移动电位电极和远电位电极之间。远电位电极与可移动电位电极间的距离大于线形电流源电极长度的10倍。

电流发射装置和电位测量装置可以是各种通用的直流电阻率法勘探仪器，所发射电流为直流电阻率勘探法意义上的交替直流电流。

步骤三，电流发射系统向防渗墙一侧的地下发射电流，电位测量系统通过可移动电位电极的移动以一定的空间间隔测量防渗墙另一侧各点的电位分布。

步骤四，根据测得的数据绘制各点的电位分布图，包括等电位线图、等电位梯度线图或用不同颜色表示的云图等。

步骤五，根据电位分布图上电位大小和分布形态判断防渗墙的完整性，具体原理为：

由于高聚物防渗墙可近似地看作是绝缘体，如果防渗墙完整，没有漏洞，在防渗墙的另一侧形成的电场很弱，同时由于采用平行于防渗墙轴线的线形电流源，故若电位分布图上的等电位线平行于防渗墙轴线，则可判断防渗墙完整，无漏洞；

当防渗墙有漏洞时，电流通过漏洞流向防渗墙的电位电极一侧，形成点电流源，其电场的等电位线在地表呈同心圆或半圆状分布，因此据此即可推断防渗墙是否存在漏洞。

如果存在漏洞，根据防渗墙与地面的夹角和电位分布图上的等电位线的极值点(“山头”)的位置经过简单的几何运算就可确定漏洞的空间位置。漏洞沿防渗墙轴线的距离与电位分布图上的等电位线的极值点位置相对应。

实施例2

如图2所示为将检测高聚物防渗墙完整性的电位映像法应用于堤坝内防渗墙检测的原理示意图，本实施例基本与实施例1相同。如图3所示，在本实施例中，当防渗墙有漏洞时，漏洞的埋深通过以下公式计算：

埋深D＝电位分布图上等电位线极值点到防渗墙露头的斜距离L/sin(α)

sin(α)是堤坝坝坡角α的正弦值。

实施例3

如图5所示，本实施例检测高聚物防渗墙完整性的电位映像法中，线形电流源电极为平行于防渗墙轴线埋设的由导线连接的多个电极，埋设深度约为0.3米，其余同实施例1。

实施例4

如图6所示，本实施例检测高聚物防渗墙完整性的电位映像法中，线形电流源电极为平行于防渗墙轴线埋设的2条或多条无绝缘外皮的导线，多条导线间通过导线连接，埋设深度约为0.3米，其余同实施例1。

实施例5

参考图1-图2所示，本实施例检测高聚物防渗墙完整性的电位映像法中，电位测量系统包括电位测量装置、远电位电极和多个定点电位电极，所述的电位测量装置一侧与远电位电极连接，另一侧通过切换开关分别连接多个定点电位电极，通过切换开关的切换测量各点的电位分布。其余同实施例1。

实施例6

参考图1-图2所示，本实施例检测高聚物防渗墙完整性的电位映像法中，电位测量系统包括电位测量装置和两个可移动电位电极，所述的两个可移动电位电极均与电位测量装置连接，电位测量装置测量可移动电位电极间的电位差，并移动可移动电位电极获得各点的电位差分布。其余同实施例1。

Claims (9)

1.一种检测高聚物防渗墙完整性的电位映像法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，在防渗墙的一侧设置电流发射系统，该电流发射系统包括一个远电流电极、一条平行于防渗墙轴线布置的线形电流源电极和连接在线形电流源电极和远电流电极间的电流发射装置；

步骤二，以防渗墙的另一侧为电位测量面，在电位测量面设置电位测量系统；

步骤三，电流发射系统向防渗墙一侧的地下发射交替直流电流，电位测量系统以一定的空间间隔测量防渗墙另一侧地表各点的电位分布；

步骤四，根据测得的数据绘制各点的电位分布图；

步骤五，根据电位分布图上电位大小和分布形态判断防渗墙的完整性；

所述的判断防渗墙的完整性具体为：

若电位分布图上的等电位线平行于防渗墙轴线，则判断防渗墙完整，无漏洞；

若电位分布图上的等电位线呈同心圆或半圆状分布，则判断防渗墙存在漏洞。

2.根据权利要求1所述的一种检测高聚物防渗墙完整性的电位映像法，其特征在于，当防渗墙存在漏洞时，漏洞至防渗墙轴线的距离与电位分布图上的等电位线的极值点位置相对应。

3.根据权利要求2所述的一种检测高聚物防渗墙完整性的电位映像法，其特征在于，当电位测量面为堤坝坝坡时，漏洞的埋深通过以下公式计算：

埋深＝电位分布图上等电位线极值点到防渗墙露头的斜距离/sin(α)

sin(α)是堤坝坝坡角α的正弦值。

4.根据权利要求1所述的一种检测高聚物防渗墙完整性的电位映像法，其特征在于，所述的线形电流源电极包括平行于防渗墙轴线埋设的一条或多条无绝缘外皮的导线、由导线连接的多个电极或由导电材料制成的网状物或膜状物。

5.根据权利要求1所述的一种检测高聚物防渗墙完整性的电位映像法，其特征在于，所述的远电流电极与线形电流源电极间的距离大于线形电流源电极长度的10倍。

6.根据权利要求1所述的一种检测高聚物防渗墙完整性的电位映像法，其特征在于，所述的电位测量系统包括电位测量装置、一个测量电位用的可移动电位电极和一个测量电位分布的远电位电极，所述的电位测量装置连接在可移动电位电极和远电位电极之间，通过可移动电位电极的移动测量各点的电位分布。

7.根据权利要求6所述的一种检测高聚物防渗墙完整性的电位映像法，其特征在于，所述的远电位电极与可移动电位电极间的距离大于线形电流源电极长度的10倍。

8.根据权利要求1所述的一种检测高聚物防渗墙完整性的电位映像法，其特征在于，所述的电位测量系统包括电位测量装置、远电位电极和多个定点电位电极，所述的电位测量装置一侧与远电位电极连接，另一侧通过切换开关分别连接多个定点电位电极，通过切换开关的切换测量各点的电位分布。

9.根据权利要求1所述的一种检测高聚物防渗墙完整性的电位映像法，其特征在于，所述的电位测量系统包括电位测量装置和两个可移动电位电极，所述的两个可移动电位电极均与电位测量装置连接，电位测量装置测量可移动电位电极间的电位差，并移动可移动电位电极获得各点的电位差分布。