CN112012248B - 一种基于高密度电法检测基坑冻结壁渗漏的操作方法 - Google Patents
一种基于高密度电法检测基坑冻结壁渗漏的操作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112012248B CN112012248B CN202010787960.2A CN202010787960A CN112012248B CN 112012248 B CN112012248 B CN 112012248B CN 202010787960 A CN202010787960 A CN 202010787960A CN 112012248 B CN112012248 B CN 112012248B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- frozen wall
- electrode
- foundation pit
- underground
- frozen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D33/00—Testing foundations or foundation structures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/041—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
本发明引入高密度电法,基于目标体视电阻率差异,提出了一种检测基坑冻结壁渗漏的操作方法。为考虑经济效应与检测效果,操作过程需要判别高密度电法探测深度是否大于基坑冻结壁埋设深度,进而选择电极布设方式。对于浅埋冻结壁,选择传统地表布极方式;对于深埋冻结壁,创造性提出了利用竖向顶进设备实现地下布极结合地表布极方式,从而增加了电法探测深度,提高了渗漏检测精度。进一步布设测线,连接采集系统并形成测网,进行视电阻率数据采集,给出冻结壁高密度电法视电阻率等值线断面分布图,实现了对基坑冻结壁全断面渗漏检测。该法有效检测了浅/深基坑冻结壁渗漏,具有经济环保、安全高效、可控性强、易操作且易于推广等优势。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程测试领域,具体涉及一种基于高密度电法检测基坑冻结壁渗漏的操作方法。
背景技术
在邻近江河海流域的富水地区,软弱土(如淤泥、淤泥质土或流砂层)广泛分布。伴随城市化经济的快速发展,软土地区基坑工程如雨后春笋般涌现。当地下水位埋深较浅且地基下覆软弱土时,传统的施工方法难以保证基坑稳定性。因此,对基坑进行隔水处理十分重要。深基坑开挖过程,若隔水处理不当造成隔水帷幕渗漏,引起基坑围护结构侧向变形过大,进而造成基坑整体失稳,甚至导致周边建(构)筑物坍塌。
人工冻结法通过设置冻结孔降低地层温度,使得含水地层形成冻结体,从而构成封闭的隔水帷幕。基坑冻结壁由于良好的隔水性能,使得人工冻结法被广泛应用于深基坑开挖隔水处理。冻结法的关键是冻结壁施工,保证冻结壁的施工质量对于基坑顺利开挖具有重要意义。有鉴于此,基坑开挖前通常需要预先检测冻结壁隔水效果。目前,常规的冻结壁检测技术包括施工造孔法、钻孔法、轻型动力触探等,仅能反映孔内冻结壁情况,无法反映整体施工质量。此外,上述方法均是对隔水帷幕两侧土体进行探测,根据地下水渗流方向得出降水漏斗,进而找出渗漏点。这些方法无法直接检测墙体,存在一定误差,且受施工工作面限制,难以配合现场施工工序展开工作,可操作性较低。
发明内容
发明目的:为弥补冻结法中基坑冻结壁渗漏检测方法的不足,提高检测精准度与探测深度,本发明综合提出一种基于高密度电法检测基坑冻结壁渗漏的操作方法。
技术方案:本发明公开了一种基于高密度电法检测基坑冻结壁渗漏的操作方法。具体操作方法包括下列步骤:
步骤1, 获取基坑开挖区域地质勘探数据及基坑冻结壁设计参数,确定高密度电法测区;
步骤2, 根据四电极温纳阵列原理,确定测线总长度L、电极测点距x、电极距a、隔离系数n,进而确定测区内测点位置,计算最大探测深度H max ;
步骤3,判断传统的地表布极方式得到的最大探测深度H max 能否满足检测要求,当H max 不小于基坑冻结壁深度h时,采用传统的地表布极方式进行布极,当H max 小于基坑冻结壁深度h时,采用地下电极安装技术进行布极;
步骤4,布设测线,将电极安装至测点位置,形成测网;
步骤5,将测线、电极、程控多路电极转换装置、高密度电法主机、及数据处理系统通过电缆连接,对冻结壁不同深度视电阻率数据自动进行快速采集;
步骤6,利用数据处理系统对所采集的视电阻率进行处理,对视电阻率进行二维反演计算,分析不同深度冻结壁视电阻率特征,给出冻结壁高密度电法视电阻率等值线断面分布图,确定冻结壁视电阻率的分布模式;
步骤7,分析反演的二维视电阻率断面图及分布模式,找出剖面图低阻区,对比地勘报告中的地层剖面图及冻结壁设计图纸,根据视电阻率断面图检测冻结壁是否存在渗漏问题并分析原因。
进一步,所述地勘数据包括地层分布情况、土层物理与力学参数,根据土层分布特征预先划分冻结壁低阻区与高阻区。
进一步,所述基坑冻结壁设计参数包括基坑平面尺寸、开挖深度、冻结壁几何尺寸等。
进一步,所述单侧测线长度对应冻结壁长度,电极距a为测点距x与隔离系数n的乘积,对应探测深度H为a/2。
进一步,所述隔离系数n为最大值时(n一般不超过10,n=1,2,3,…,10),对应探测深度H最大。
进一步,所述地下电极安装技术采用竖向顶进设备安装电极,所述竖向顶进设备由车载伺服液压控制系统、刚性直推杆和金刚钻头组成。
进一步,所述竖向顶进设备中,车载伺服液压控制系统可实现金刚钻头推进精度高达1mm,金刚钻头孔径为2~3cm,刚性直推杆最大水平偏差控制在0°~5°,对冻结壁结构性影响甚微。
进一步,所述金刚钻头顶进深度可大于冻结壁埋深,极大提高了视电阻率剖面图分辨率,地下电极穿越冻结壁,并将电极埋置于冻结壁以下,地下电极通过电缆与地表电极连接。
进一步,所述地下电极安装技术电极点距不得大于0.5倍地下电极埋深,以确保视电阻剖面图分辨率。
进一步,所述地下电极安装技术不仅增大了探测深度,也提高了测线两段及深部冻结壁视电阻率剖面图分辨率,同时有效避免了浅层低阻屏蔽电流的现象。
进一步,所述测线电极数量可根据测区范围、工作面大小及探测精度进行任意扩展。
进一步,所述地表电极、地下电极、电缆、高密度主机及程控多路电极转换装置组成了数据采集系统。
进一步,所述数据处理系统由计算机、彩色打印机、彩色绘图机、彩色显示屏组成,数据经高密度主机传送至计算机,经二维反演计算进行预处理并显示视电阻率等值线断面分布图,脱机后可自动绘制和打印各种成果图件。
有益效果:本发明解决了现有深基坑冻结壁渗漏检测方法仅反映局部情况且误差较大的问题。通过提出基于高密度电法检测基坑冻结壁渗漏的操作方法,一般情况将电极布设于表层冻结壁,对于深冻结壁则引入了地下电极安装技术,采用竖向顶进设备实现地下电极安装,提升了高密度电法探测深度,通过观察渗漏处与周边冻结壁电阻率的明显差异,有效改善了冻结壁渗漏检测精度,可反映冻结壁整体情况,实现精准检测。本发明可控性强、可操作性强且易于推广。
附图说明
图1为基于高密度电法检测基坑冻结壁渗漏的操作方法流程图;
图2为采用基坑冻结壁电极系布置平面图;
图 3为采用基坑冻结壁电极系布置立面图;
图 4为传统高密度电法数据采集与处理示意图;
图 5为采用地下电极安装技术的高密度电法数据采集与处理示意图;
图6为地下电极安装技术示意图。
图中:1—地表电极、2—测线、3—基坑冻结壁、4—基坑围护结构、5—基坑水平支撑、6—程控多路电极转换装置、7—高密度电法主机、8—计算机、9—彩色打印机、10—彩色绘图机、11—彩色显示屏、12—数据采集系统、13—数据处理系统、14—地下电极、15—刚性直推杆、16—金刚钻头、17—车载伺服液压控制系统。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明,综合给出了一种基于高密度电法检测基坑冻结壁渗漏的操作方法流程图(见图1),但本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1:
某滨海软土地区,地下水存储丰富,地下水位深度较浅,采用常规的降水方法难以有效隔水,因此引入人工冻结法建立隔水帷幕进行地下水处理。假设基坑开挖深度H e 为5m,冻结壁3埋深h为7.5m,冻结壁穿越了承压含水层而进入不透水层,实现了隔水处理。为检测基坑冻结壁渗漏问题,提出了一种基于高密度电法检测浅基坑冻结壁渗流的操作方法,其步骤如下:
步骤1,根据地勘报告,总结得到浅基坑开挖区域土层地勘数据及基坑设计参数,其中地勘数据包括开挖区域地层分布情况、土层物理与力学参数,进一步根据土层分布特征预先划分冻结壁3低阻区与高阻区;另外,基坑设计参数包括水平支撑5布置方式、围护结构4几何尺寸、基坑平面尺寸、基坑开挖深度、冻结壁3几何尺寸等,见图2和图3;根据上述设计参数确定高密度电法工作面及测区范围;
步骤2,根据四电极温纳阵列原理,结合冻结壁3几何尺寸、工作面范围等,确定电极测线2总长度L、测点距x=2m、隔离系数n=10;最大电极距a=20m,按传统的地表布极方式得到最大探测深度H max 为10m。
步骤3,计算得到H max > h成立,确定采用传统的地表布极方式(如图4),节约检测成本;
步骤4,沿基坑冻结壁3和已确定的工作面范围布设测线,将地表电极1安装至测点位置,形成测网;
步骤5,将地表电极1、程控多路电极转换装置6、高密度电法主机7、及数据处理系统13通过电缆连接,对冻结壁不同深度视电阻率数据自动进行快速采集;其中,数据处理系统包括计算机8、彩色打印机9、彩色绘图机10、彩色显示屏11;
步骤6,利用数据处理系统13对所采集的视电阻率进行处理,对视电阻率进行二维反演计算,分析不同深度冻结壁视电阻率特征,给出冻结壁高密度电法视电阻率等值线断面分布图,确定冻结壁视电阻率的分布模式;
步骤7,利用数据处理系统打印视电阻率剖面彩图,分析反演的二维视电阻率断面图及分布模式,找出剖面图低阻区,对比地勘报告中的地层剖面图及冻结壁设计图纸,根据视电阻率断面图检测冻结壁是否存在渗漏问题并分析原因。
实施例2:
某滨海软土地区,地下水存储丰富,地下水位深度较浅,采用常规的降水方法难以有效隔水,因此引入人工冻结法建立隔水帷幕进行地下水处理。假设基坑开挖深度H e 为8m,冻结壁埋深h为12m,冻结壁穿越了承压含水层而进入不透水层,实现了隔水处理。为检测基坑冻结壁渗漏问题,提出了一种基于高密度电法检测浅基坑冻结壁渗流的操作方法,其步骤如下:
步骤1,根据地勘报告,总结得到浅基坑开挖区域土层地勘数据及基坑设计参数,其中地勘数据包括开挖区域地层分布情况、土层物理与力学参数,进一步根据土层分布特征预先划分冻结壁低阻区与高阻区;另外,基坑设计参数包括水平支撑5布置方式、围护结构4几何尺寸、基坑平面尺寸、基坑开挖深度、冻结壁3几何尺寸等;根据上述设计参数确定高密度电法工作面及测区范围;
步骤2,根据四电极温纳阵列原理,结合冻结壁3几何尺寸、工作面范围等,确定测线2总长度L、测点距=2m、隔离系数n=10;最大电极距a=20m,按传统的地表布极方式得到最大探测深度H max 为10m;
步骤3,计算得到H max <h成立,无法对基坑冻结壁进行全断面检测,因此引入地下电极14安装技术,如图5所示;其中,地下电极安装技术采用竖向顶进设备安装电极,所述竖向顶进设备(见图6)由车载伺服液压控制系统17、刚性直推杆15和金刚钻头16组成;为提高安装精度,液压控制系统采用电动伺服液压控制系统17、刚性直推杆15及金刚钻头16;此外,伺服液压控制系统17可以实现金刚钻头16推进精度高达1mm,金刚钻头16直径大小可设置为2cm,刚性直推杆15竖直倾斜角可控制在5°以内,因此地下电极14安装对冻结壁3影响极小;
步骤4,沿基坑冻结壁3和已确定的工作面范围布设测线,将电极安装至测点位置,形成测网;
步骤5,将地表电极1、地下电极14、程控多路电极转换装置6、高密度电法主机7及数据处理系统13通过电缆连接,对冻结壁3不同深度视电阻率数据自动进行快速采集;
步骤6,利用数据处理系统13对所采集的视电阻率进行处理,对视电阻率进行二维反演计算,分析不同深度冻结壁视电阻率特征,给出冻结壁高密度电法视电阻率等值线断面分布图,确定冻结壁视电阻率的分布模式;
步骤7,利用数据处理系统13打印视电阻率剖面彩图,分析反演的二维视电阻率断面图及分布模式,找出剖面图低阻区,对比地勘报告中的地层剖面图及冻结壁设计图纸,根据视电阻率断面图检测冻结壁是否存在渗漏问题并分析原因。
Claims (1)
1.一种基于高密度电法检测基坑冻结壁渗漏的操作方法,其特征在于,包括下列步骤:
步骤1,获取基坑开挖区域地质勘探数据及基坑设计参数,确定高密度电法测区;
步骤2,根据四电极温纳阵列原理,确定测线总长度L、电极测点距x、电极距a、隔离系数n,进而确定测区内测点位置,并按下式计算得到最大探测深度H max :
H max =a/2=nx/2 ,n=10;
步骤3,判断传统的地表布极方式得到的最大探测深度H max 能否满足检测要求,当H max 不小于基坑冻结壁深度h时,采用传统的地表布极方式进行布极,地表电极沿着冻结壁顶部布设,当H max 小于h时,采用地下布极结合地表布极进行电极安装,地表电极沿着冻结壁顶部布设,且地下电极位于相应的地表电极的下面;
步骤4,布设测线,将电极安装至测点位置,形成测网;
步骤5,将地表电极、地下电极、程控多路电极转换装置、高密度电法主机及数据处理系统通过电缆连接,对冻结壁不同深度视电阻率数据自动进行快速采集;
步骤6,利用数据处理系统对所采集的视电阻率进行二维反演计算,分析不同深度冻结壁视电阻率特征,给出冻结壁高密度电法视电阻率等值线断面分布图,确定冻结壁视电阻率的分布模式;
步骤7,分析反演的二维视电阻率等值线断面分布图及分布模式,找出剖面图低阻区,对比地勘报告中的地层剖面图及冻结壁设计图纸,根据视电阻率等值线断面分布图检测冻结壁是否存在渗漏问题并分析原因;
地下电极安装技术采用竖向顶进设备安装地下电极,地下电极穿越冻结壁并将电极埋置于冻结壁以下,地下电极通过电缆与相应的地表电极连接,地下电极的电极测点距x不得大于0.5倍地下电极埋深;所述地表电极、地下电极、电缆、高密度电法主机及程控多路电极转换装置组成视电阻率数据采集系统;
所述竖向顶进设备由车载伺服液压控制系统、刚性直推杆和金刚钻头组成,所述车载伺服液压控制系统控制金刚钻头推进精度高达1mm,所述金刚钻头的钻孔孔径为2~3cm,所述刚性直推杆最大水平偏差控制在0°~5°。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010787960.2A CN112012248B (zh) | 2020-08-07 | 2020-08-07 | 一种基于高密度电法检测基坑冻结壁渗漏的操作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010787960.2A CN112012248B (zh) | 2020-08-07 | 2020-08-07 | 一种基于高密度电法检测基坑冻结壁渗漏的操作方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112012248A CN112012248A (zh) | 2020-12-01 |
CN112012248B true CN112012248B (zh) | 2021-08-27 |
Family
ID=73498552
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010787960.2A Active CN112012248B (zh) | 2020-08-07 | 2020-08-07 | 一种基于高密度电法检测基坑冻结壁渗漏的操作方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112012248B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114184254B (zh) * | 2021-10-27 | 2023-06-20 | 中国环境科学研究院 | 基于高密度电法的川字型测量装置及测量方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107829453A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-03-23 | 山东大学 | 一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏检测的方法及装置 |
CN109143381A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-01-04 | 中国机械设备工程股份有限公司 | 一种黄土高填方滞水层探测方法 |
CN109782360A (zh) * | 2019-02-19 | 2019-05-21 | 核工业航测遥感中心 | 一种低阻覆盖区深部砂体探测方法 |
CN110888171A (zh) * | 2019-12-14 | 2020-03-17 | 上海勘察设计研究院(集团)有限公司 | 一种基于电流场法的基坑围护结构渗漏隐患检测方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9121963B2 (en) * | 2013-12-05 | 2015-09-01 | Baker Hughes Incorporated | Dual mode balancing in OBM resistivity imaging |
-
2020
- 2020-08-07 CN CN202010787960.2A patent/CN112012248B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107829453A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-03-23 | 山东大学 | 一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏检测的方法及装置 |
CN109143381A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-01-04 | 中国机械设备工程股份有限公司 | 一种黄土高填方滞水层探测方法 |
CN109782360A (zh) * | 2019-02-19 | 2019-05-21 | 核工业航测遥感中心 | 一种低阻覆盖区深部砂体探测方法 |
CN110888171A (zh) * | 2019-12-14 | 2020-03-17 | 上海勘察设计研究院(集团)有限公司 | 一种基于电流场法的基坑围护结构渗漏隐患检测方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
电极布置方式对高密度电法探测分辨率的影响;杨磊等;《地球物理学进展》;20190228;第34卷(第1期);第406-411页 * |
电法在大伙房水库引水隧道探测中的应用研究;刘挺;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 基础科学辑》;20120315(第03期);第1-17页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112012248A (zh) | 2020-12-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Loke et al. | Inversion of data from electrical resistivity imaging surveys in water-covered areas | |
CN107829453B (zh) | 一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏检测的方法及装置 | |
CN101639540B (zh) | 一种止水帷幕渗漏通道隐患的探测方法 | |
Athanasiou et al. | Non‐destructive DC resistivity surveying using flat‐base electrodes | |
CN107045147A (zh) | 一种探查河道溶洞的多维探测装置及方法 | |
CN110703335B (zh) | 一种拖曳式的水底地质电法探测系统和方法 | |
CN206960673U (zh) | 一种探查河道溶洞的多维探测装置 | |
CN109668940A (zh) | 双缆式海底地下水排泄原位电学监测方法及装置 | |
CN115115123A (zh) | 一种地基沉降预测系统和沉降预测方法 | |
Radzicki et al. | A new levee control system based on geotechnical and geophysical surveys including active thermal sensing: A case study from Poland | |
CN102392461A (zh) | 基坑止水帷幕隐伏渗漏点检测方法 | |
CN112012248B (zh) | 一种基于高密度电法检测基坑冻结壁渗漏的操作方法 | |
CN110673216B (zh) | 一种单孔电阻率探测溶洞方法 | |
Cardarelli et al. | Geophysical investigation for the rehabilitation of a flood control embankment | |
Arato et al. | First application of a new seismo‐electric streamer for combined resistivity and seismic measurements along linearly extended earth structures | |
CN100519946C (zh) | 江河堤防水下抛石检测方法 | |
CN114518605B (zh) | 一种基于电磁法的低空、浅水、深水一体化地质测量方法 | |
CN112609753B (zh) | 一种带下浮体的海洋平台插桩区域扫测方法 | |
CN111812728B (zh) | 一种井地电阻率ct观测系统及其工作方法 | |
Weller et al. | Multi‐electrode measurements at Thai Binh dikes (Vietnam) | |
CN105091855B (zh) | 浅水滩涂根石断面探测方法 | |
Dong et al. | Diagnosis of concentrated leakage channel embedded in dam base by means of hydraulic tomography | |
Liu et al. | Application of borehole radar for dam leakage detection | |
Louis et al. | Accurate subsurface characterization for highway applications using resistivity inversion methods | |
Mao et al. | Heterogeneous reservoir seepage characterized by geophysical, hydrochemical and hydrological methods |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |