CN107829453B - 一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏检测的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏检测的方法及装置，包括垂直铺塑的防渗帷幕，以及蓄电池、电极、电极转换箱和直流电法仪，所述防渗帷幕的两侧分别布设一条测线，电极转换箱和直流电法仪设置于防渗帷幕上，连接电极，所述电极包括多个，按等间距依次埋设在测线上，通过控制直流电法仪按照设定顺序向地下发射电流，使各电极之间形成电位差，从而进行测量电流强度和电位差，根据测量结果进行正演得到所布设测线的电阻率剖面。本发明只需在防渗帷幕两侧放置电极，因此在实际工程中施工简便，且可以在垂直防渗膜的铺设过程中进行检测，可以更加及时的处理隐患。

Description

一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏检测的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏检测的方法及装置。

背景技术

近年来，随着我国国民经济的快速发展和新型城镇化建设的进行，水能资源开发、水利和交通工程建设、新城规划、老城改造等工程建设体量庞大，上述工程均需要建设大量防渗墙或其他地下连续墙进行防渗处理。

20世纪80年代，一种新型防渗技术——垂直铺塑防渗技术开始被研究并逐步发展起来，该技术于1992年在我国首次被应用于地基处理工程并取得良好的效果，后广泛被地应用于各工程领域。在各类形式的防渗墙中，垂直铺塑防渗技术具有显著优势，主要体现在以下方面：1)该技术采用的聚乙烯土工膜物理力学性能优良，经实际工程验证该技术隔水、防渗效果显著，可以达到预期目的。2)该技术具有经济优势，深层搅拌法截渗墙造价一般在170元/m²，灌浆法截渗墙造价一般在200～500/m²，而垂直铺塑防渗帷幕造价为130元/m²左右。3)成墙过程简单，机械化程度高，施工方便。利用专用开槽机械在土体中垂直开挖出一定宽度和深度的连续槽孔并直接铺设土工膜，然后回填沟槽。4)通过该技术形成的防渗帷幕连续、均质、整体性好,适应变形能力强。5)适用于多种地质情况，从软弱的冲积地层到中硬的地层、砂性土层等地基都可以建造防渗帷幕。

防渗工程的主要目的在于防渗阻水，如果防渗帷幕存在缺陷，也就起不到防渗作用。实际工程中，受限于垂直铺塑防渗帷幕的施工工艺、防渗土工膜搭接、地层环境影响等因素，防渗帷幕可能在局部发生渗漏，造成安全隐患，甚至可能影响到工程正常使用。因此如何有效的对防渗帷幕的完整性(包括墙体各方向是否连续、墙体有无孔洞、土工膜搭接是否产生裂缝等)进行整体检测至关重要。目前针对防渗墙检测应用相对成熟的方法有地质雷达法、钻孔超声法、高密度电阻率法、弹性波工程CT法等，但没有一种很好的方法能够针对垂直铺塑防渗帷幕进行全面、准确、有效地检测。为此，研究一种针对垂直铺塑防渗帷幕整体连续性的检测方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏检测的方法及装置，本发明能够解决目前常用的检测方法如地质雷达法、钻孔超声法、高密度电阻率法、弹性波工程CT法等无法有效的进行防渗帷幕连续性即防渗性能的检测的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏检测的装置，包括垂直铺塑的防渗帷幕，以及蓄电池、电极、电极转换箱和直流电法仪，所述防渗帷幕的两侧分别布设一测线，电极转换箱和直流电法仪设置于防渗帷幕上，连接电极，所述电极包括多个，按等间距依次埋设在测线上，通过控制其按照设定顺序向地下发射电流，使各电极之间形成电位差，从而进行测量电流强度和电位差，根据测量结果进行正演得到相邻两个测试孔之间的电阻率剖面。

进一步的，每条测线等距离对称将电极插入地表，两条测线对应的每两个对称测点的连线垂直于防渗帷幕。

进一步的，所述防渗帷幕上设置有不同形式的渗漏缺陷。

进一步的，所述测点位置的设置根据实际工程的具体情况确定。

进一步的，所述电极还包括接收电极N，直接连在电极转换箱上，作为无穷远端。

进一步的，所述测线上的电极至少包括转换电极A、转换电极B和转换电极M。

进一步的，通过直流电法仪，按照预先设定的测量顺序，转换电极A、转换电极B和/或转换电极M中若干固定，其余的从防渗帷幕内侧最远端依次移动到内侧最近端，然后再从防渗帷幕外侧最近端移向外侧最远端，获取不同位置上的电极电位。

基于上述装置的工作方法，包括以下步骤：

(1)确定测点数量，连接装置；

(2)测量定位从防渗帷幕内侧最远端的电极测点开始，以等距离点距对电极进行布置，通过控制直流电法仪按照设定顺序向地下发射电流，使各电极之间形成电位差，从而进行测量电流强度和电位差；

(3)以垂直铺塑防渗帷幕轴线方向内测线为X轴，在水平面上垂直于防渗帷幕测线的方向为Y轴，防渗帷幕深度方向为Z轴，根据测量数据点的空间位置和相应电阻率值，通过三维电阻率反演获得地下导电性分布图像。

进一步的，所述步骤(2)中，测量定位从防渗帷幕内侧最远端1号电极测点开始，按照一定的点距对电极进行布置，初始位置为转换电极A在1号测点位置、转换电极B在2号测点位置、转换电极M在3号测点位置，转换电极A和转换电极固定不动，向前移动转换电极M，依次从防渗帷幕内侧最远端移动到内侧最近端，然后再从防渗帷幕外侧最近端移向外侧最远端，M电极从3号测点位置移动到最后的测点位置，移动过程中分别测量每一个M电极的电位，获取第一列电位数据ρ_1-2，使转换电极A在1号测点位置、转换电极B在3号测点位置、转换电极M在4号测点位置，转换电极A和转换电极B固定不动，向前移动M电极，M电极从4号测点位置移动到最后一号测点位置，获取第二列电位数据ρ_1-3，接下来固定转换电极A，使转换电极B依次向前移动，每移动一次，相应转换电极M位置变化获取一列电位数据，直到B点电极到最后一号测点位置，获得转换电极A在1号测点位置的一组电位数据ρ₁。

进一步的，所述步骤(2)中，重复进行转换电极的移动，测量转换电极A在各个测点位置的电位数据。

进一步的，所述步骤(2)中，电极转换箱按照各个转换电极的移动顺序实现电极的自动有序换接，将测量信号由电极转换箱送入直流电法仪进行存储。

更进一步的，所述步骤(2)中，点距的选择取决于勘探要求的详细程度，极距a＝n*ΔX，其中n为隔离系数，极距主要取决于防渗帷幕的埋藏深度，要根据垂直铺塑工程的实际情况确定。

进一步的，所述步骤(3)中，当探测深度接近或超过防渗帷幕铺设范围时，其图像导电性将出现明显变化；对于地下导电性分布图像中异常超过设定值的点以及出现不规律变化时，其对应位置应该发生墙体破坏或存在连通性隐患，对于这部分防渗帷幕进行重点探测或进行开挖检查。

本发明的工作原理为：完整连续的垂直铺塑防渗帷幕具有较好的绝缘效果，供电电极建立的地下电流场分布于防渗帷幕周围，接通仪器后，测量电极接收到的防渗帷幕周边的电阻率较高。但如果防渗膜出现破损，则防渗帷幕两侧将发生渗漏，测量电极测试到的电阻率降低，因此可根据三维电阻率反演所获得地下导电性分布图像判断防渗墙的完整性。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过高密度电法数据采集装置探测垂直铺塑防渗帷幕的连通性隐患，确定垂直防渗膜是否存在渗漏。测线布置离防渗帷幕较近，属于近距离渗漏检测，因而探测结果精度高，可以对后续墙体维护及渗漏处理提供准确的信息。

本发明只需在防渗帷幕两侧放置电极，因此在实际工程中施工简便，且可以在垂直防渗膜的铺设过程中进行检测，可以更加及时的处理隐患。

本发明的采集数据量大、对电阻率差异敏感，在实际工程中应用可以取得良好效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明防渗帷幕渗漏检测方法示意图；

图2为本发明防渗帷幕渗漏检测电极布设示意图；

图3为本发明实施例中的电极测量移动说明图。

其中，1、电机转换箱，2、直流电法仪，3、蓄电池，4、地面分布式电缆，5、电极，6、模拟测线，7、垂直铺塑防渗帷幕，8、模拟渗漏缺陷。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在常用的检测方法如地质雷达法、钻孔超声法、高密度电阻率法、弹性波工程CT法等无法有效的进行防渗帷幕连续性即防渗性能的检测的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种检测垂直铺塑防渗帷幕的电测量方法及装置。本发明本质是基于电场理论的高密度电阻率法理论，由于防渗帷幕使用的防渗土工膜是在地层中布置的纤薄绝缘物质，从电场的理论角度来讲，类似于分布在地层中的直立高阻体，因此根据在地层中布置垂直铺塑防渗帷幕会影响人为布设静电场分布这一特征，可进一步通过分析比较防渗帷幕对周围静电场影响的不同程度便可反映出防渗膜的整体连续性状况。利用设计的双侧电测装置开展防渗膜延展深度、水平分布连续性和膜面缺陷的无损普查检测，本发明所提供的检测方法精度高、成本低、方便快捷，以解决隐蔽工程施工质量效果评价问题以及现有技术中对垂直铺塑防渗帷幕的防渗性能检测缺乏有效检测方案的问题。

一种垂直铺塑防渗帷幕的探测方法，在垂直铺塑工程施工完毕后，利用防渗帷幕内外两侧电阻率不同的地质条件对其整体连续性状况进行无损检测。

如图2所示，一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏检测的装置，主要包括：蓄电池、电极、电极转换箱和直流电法仪。所埋设电极按照设定顺序向地下发射电流，使各电极之间形成电位差，从而进行测量。所述电极是通过高密度电阻率测量系统向地下发送交替直流电流并能同时精密测量电流强度和电位差，根据测量结果进行正演得到所布设测线的电阻率剖面。

如图2所示，步骤1：现场采集数据时，在垂直铺塑防渗帷幕的两侧分别布设一测线，每条测线等距离对称将电极插入地表，注意每两个对称测点的连线要垂直于防渗帷幕。将电极转换箱和直流电法仪放在两条测线尽头的中间，即防渗帷幕位置的上方，然后利用地面分布式电缆将所有电极依次相连后接入电极转换箱和直流电法仪，最后将直流电法仪连接电源。

步骤2：将接收电极N直接连在电极转换箱上，作为无穷远端，参与测线上的转换电极是A、B、M。测线一般要布置60组对称测点，最多可布置120组对称测点。本次说明假设布置30组对称测点，共60个电极。

步骤3：测量定位从防渗帷幕内侧最远端1#电极开始，按照一定的点距ΔX对电极进行布置，初始位置为A＝1#、B＝2#、M＝3#，A、B电极固定不动，向前移动M电极，依次从防渗帷幕内侧最远端移动到内侧最近端，然后再从防渗帷幕外侧最近端移向外侧最远端，M电极从3#移动到60#，移动过程中分别测量每一个电极的电位，获取第一列电位数据ρ_1-2。然后使A＝1#、B＝3#、M＝4#，A、B电极固定不动，向前移动M电极，M电极从4#移动到60#，获取第二列电位数据ρ_1-3。接下来固定A点电极，使B点电极依次向前移动，每移动一次，相应M点电极位置变化获取一列电位数据，直到B点电极到60#。获得A＝1#这一组电位数据ρ₁。

步骤4：获得A＝1#这一组电位数据之后，将电极A向前移动一个位置，使A＝2#、B＝3#、M＝4#，然后A固定不动，向前移动BM，重复步骤3，获得A＝2#这一组电位数据。然后继续重复步骤4、步骤3，直到获得所有测量数据。具体电极测量移动方式如附图3所示。

步骤5：电极转换箱会按照以上步骤设定的程序实现电极的自动有序换接，然后将测量信号由电极转换箱送入直流电法仪进行存储，同时可将这些原始资料进行初步处理。

步骤6：数据处理过程中，定义以垂直铺塑防渗帷幕轴线方向内测线为X轴，在水平面上垂直于防渗帷幕测线的方向为Y轴，防渗帷幕深度方向为Z轴，根据测量数据点的空间位置和相应电阻率值，通过三维电阻率反演获得地下导电性分布图像，也可根据需要将地下导电性分布图像通过电测仪进行实时输出。

步骤7：对于总体质量较好、无连通性破坏的防渗帷幕，地下导电性分布图像将呈现出有规律和平稳变化的图像，且图像并无明显异常点及大范围低阻出现。当探测深度接近或超过防渗帷幕铺设范围时，其图像导电性将出现明显变化；对于地下导电性分布图像中异常较为明显的点以及出现不规律变化时，其对应位置应该发生墙体破坏或存在连通性隐患，对于这部分防渗帷幕要进行重点探测或进行开挖检查。

作为本发明的进一步优化方案，步骤1中所述探测位置的选择要根据实际工程的具体情况确定。

作为本发明的进一步优化方案，步骤2中所述的测线一般要布置60组对称测点，最多可布置120组对称测点。

作为本发明的进一步优化方案，步骤3中所述点距ΔX的选择主要要取决于勘探要求的详细程度。极距a＝n*ΔX，其中n为隔离系数，极距主要取决于防渗帷幕的埋藏深度，要根据垂直铺塑工程的实际情况确定。

在地下导电性分布图像将所述电阻率异常点用不同的标识标注，可得到渗漏隐患点分布图。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏检测的装置的工作方法，其特征是：包括垂直铺塑防渗帷幕渗漏检测的装置，所述垂直铺塑防渗帷幕渗漏检测的装置包括垂直铺塑的防渗帷幕，以及蓄电池、电极、电极转换箱和直流电法仪，所述防渗帷幕的两侧分别布设一测线，每条测线等距离对称将电极插入地表，两条测线对应的每两个对称测点的连线垂直于防渗帷幕；电极转换箱和直流电法仪设置于防渗帷幕上，连接电极，所述电极包括多个，按等间距依次埋设在测线上，通过控制其按照设定顺序向地下发射电流，使各电极之间形成电位差，从而进行测量电流强度和电位差，根据测量结果进行正演得到所布设测线的电阻率剖面；工作方法包括以下步骤：

（1）确定测点数量，连接装置；

（2）测量定位从防渗帷幕内侧最远端的电极测点开始，以等距离点距对电极进行布置，通过控制直流电法仪按照设定顺序向地下发射电流，使各电极之间形成电位差，从而进行测量电流强度和电位差；

（3）以垂直铺塑防渗帷幕轴线方向内测线为 X轴，在水平面上垂直于防渗帷幕测线的方向为 Y轴，防渗帷幕深度方向为 Z轴，根据测量数据点的空间位置和相应电阻率值，通过三维电阻率反演获得地下导电性分布图像；

所述步骤（2）中，测量定位从防渗帷幕内侧最远端 1 号电极测点开始，按照一定的点距对电极进行布置， 初始位置为转换电极 A 在 1 号测点位置、转换电极 B 在 2 号测点位置、转换电极M 在 3 号测点位置，转换电极 A 和转换电极B固定不动，向前移动转换电极 M， 依次从防渗帷幕内侧最远端移动到内侧最近端，然后再从防渗帷幕外侧最近端移向外侧最远端，转换电极M从 3 号测点位置移动到最后的测点位置，移动过程中分别测量每一个电极的电位，获取第一列电位数据 ρ1-2，固定转换电极 A，使转换电极B 依次向前移动，每移动一次，相应转换电极 M 位置变化获取一列电位数据，直到转换电极 B到最后一号测点位置，获得转换电极 A 在 1 号测点位置的一组电位数据ρ1；

获得转换电极A=1#这一组电位数据之后，将转换电极A 向前移动一个位置，使转换电极A=2#、 转换电极B=3#、转换电极M=4#，然后 转换电极A 固定不动，向前移动 转换电极B、转换电极M，重复上述步骤（2），获得转换电极A=2#这一组电位数据；按上述步骤依次进行转换电极的移动，测量转换电极 A在各个测点位置的电位数据。

2.如权利要求1 所述的工作方法，其特征是： 所述防渗帷幕上设置有不同形式的渗漏缺陷。

3.如权利要求1 所述的工作方法，其特征是： 所述电极还包括接收电极 N，直接连在电极转换箱上，作为无穷远端。

4.如权利要求 1所述的工作方法，其特征是：所述步骤（2）中，电极转换箱按照各个转换电极的移动顺序实现电极的自动有序换接，将测量信号由电极转换箱送入直流电法仪进行存储。

5.如权利要求 1所述的工作方法，其特征是：所述步骤（2）中，点距的选择取决于勘探要求的详细程度，极距 a=n*ΔX，其中 n 为隔离系数，ΔX为点距，极距主要取决于防渗帷幕的埋藏深度，要根据垂直铺塑工程的实际情况确定。

6.如权利要求 1 所述的工作方法，其特征是：所述步骤（3）中，当探测深度接近或超过防渗帷幕铺设范围时，其图像导电性将出现明显变化；对于地下导电性分布图像中异常超过设定值的点以及出现不规律变化时，其对应位置应该发生墙体破坏或存在连通性隐患，对于这部分防渗帷幕进行重点探测或进行开挖检查。