CN116499661B - 一种垂直铺设高阻防渗膜渗漏点检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垂直铺设高阻防渗膜渗漏点检测装置及方法，包括：蓄电池、电极、电极转换箱、直流电法仪、通信线缆和防渗膜；蓄电池与直流电法仪连接，防渗膜两侧各布置一条测线，电极沿测线固定间隔对称布置，电极间通过通信电缆交替连接两侧电极，并接入电极转换箱和直流电法仪，通过测量预设组合电极之间电位差、电流强度和电极间隔获得防渗膜的视电阻率剖面图，确定防水膜渗漏点范围。本发明测试获得的数据量大，所有数据均位于待测防渗膜中心线剖面处，防渗膜漏点处的视电阻率显著降低，规避了地层强导电性对膜视电阻率成图的影响，有效提高了探测灵敏度和检测精度。
Description
技术领域
本发明属于防渗膜渗漏点检测领域，特别是涉及一种垂直铺设高阻防渗膜渗漏点检测装置及方法。
背景技术
矿产资源开发、垃圾填埋、尾矿库处置等工程建设过程中往往需设置各种形式的防渗帷幕，以阻断工程范围内地下流体与外部环境的通道，最大程度保护地下水资源和环境卫生。帷幕注浆、铺设防渗膜是设置防渗帷幕的主要技术手段，在一定条件下能够达到理想的防渗效果。在防渗帷幕施工过程中，由于钻孔技术、搭接工艺、铺设方式、注浆压力、地层环境等因素限制，防渗帷幕体可能在局部未完全搭接、防渗膜破裂等质量缺陷，在后续工程建设或运维过程中，地下开挖、废液积聚会致使防渗帷幕两侧产生水头差，进而在防渗帷幕质量缺陷位置产生地下水货废液穿过防渗帷幕的情况，对工程安全和环境保护带来严重的危害。因此，需采用合理的技术手段对防渗帷幕抗渗性进行质量检测。
针对防渗帷幕抗渗性相对成熟的方法有地震法和电法，但并没有一种较好的方法能够准确评价防渗帷幕漏点的位置和形态。由于防渗帷幕处于富水地层，防渗帷幕与地层电阻率差异较大，现有的技术中多采用电法进行检测。《一种垂直防渗层的检测系统及方法》(CN110297037B)提出了一种电位检测方法，通过在防渗帷幕一侧设置多个垂直钻孔，另一侧布置平行于防渗帷幕的地表电极，在垂直孔不同深度位置供电时测量另一侧各电极电位，利用电位变化趋势判断防渗帷幕漏点情况，该方法监测精度取决于钻孔间距，且实际应用过程中测试成本较高，不利于较大规模防渗帷幕检测。《一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏检测的方法及装置》(CN107829453A)提出了一种三维直流电法监测装置和方法，但该方法利用位于防渗帷幕两侧的两排电极形成基于单边三极方法的三维视电阻率分布图，其测试数据点主要平行于防渗帷幕分布，垂直于防渗帷幕方向的数据较少，由于介质和防渗帷幕视电阻率差异较大导致垂直于防渗帷幕方向的测试结果分辨率不高，从而导致渗漏点漏判或误判。
发明内容
本发明的目的是提供一种垂直铺设高阻防渗膜渗漏点检测装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种垂直铺设高阻防渗膜渗漏点检测装置，包括：
蓄电池、直流电法仪、电极转换箱、电极、通信线缆和防渗膜；
所述蓄电池，与所述直流电法仪连接，所述防渗膜两侧各布置一条测线，所述电极沿所述测线固定间隔对称布置，所述通信线缆连接所述电极，所述通信线缆接入所述电极转换箱和所述直流电法仪，通过测量所述电极之间的电位差、电流强度和电极间隔获得防渗膜的视电阻率剖面图，确定防渗膜的渗漏点位置和范围。
优选地，所述防渗膜两侧的测线平行于防渗膜的中心，且与防渗膜的中心距离相等。
优选地，所述测线上电极等间隔布置，防渗膜两侧电极关于防渗膜中心线对称。
优选地，所述电极的间隔基于实际工程测试精度设置。
优选地，所述电极包括测量电极和供电电极。
为实现上述目的，本发明还提供了一种垂直铺设高阻防渗膜渗漏点检测方法，包括：
确定电极间距和电极数量，基于所述电极间距和电极数量布置电极；
通过电极转换箱对所述电极进行转换，获得供电电极和测量电极；
通过所述供电电极发射电流，记录所述测量电极接收电流后的电位差和电流强度；
基于所述电极间距、所述电位差和所述电流强度计算防渗膜剖面视电阻率平面分布；
基于所述防渗膜剖面视电阻率平面分布确定防渗膜渗漏点位置。
优选地，所述电极间距基于潜在漏点探测深度、探测精度和电极转换箱通道数确定。
优选地，所述记录所述测量电极接收电流后的电位差和电流强度的过程包括：
将所述电极分为第一供电电极、第二供电电极、第一测量电极、第二测量电极；
将所述第一供电电极、所述第二供电电极、所述第一测量电极、所述第二测量电极切换至预设位置，获取第1测量结果；
保持第一供电电极不动，基于预设移动规则，通过所述电极转换箱切换所述第二供电电极位置，所述第一测量电极、所述第二测量电极同时进行数据采集，获取第n测量结果；
保持所述第二供电电极、所述第一测量电极、所述第二测量电极位置不动，基于预设移动规则，切换第一供电电极位置同时进行数据采集，记录所述测量电极接收电流后的电位差和电流强度。
优选地，所述确定防渗膜渗漏点位置的过程包括：
基于所述防渗膜剖面视电阻率平面获取明显低阻区；
对所述明显低阻区进行修正迭代，获得探测范围内的理论最优视电阻率分布图；
基于所述探测范围内的理论最优视电阻率分布图确定所述防渗膜渗漏点位置和范围。
本发明的技术效果为：
本发明测试获得的数据量大，所有测试数据均位于待测防渗膜中心线剖面处，当膜存在渗漏点时，其相应层位的视电阻率相比其它完整位置产生明显低阻区，该方法规避了地层强导电性对防渗膜视电阻率剖面图成图过程中的影响，在渗漏位置视电阻率差异显著，有效提高了探测灵敏度和检测精度。
附图说明
构成本申请的一部分的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。在附图中：
图1为本发明实施例中的防渗膜渗漏检测方法示意图，其中1-蓄电池，2-直流电法仪，3-电极转换箱，4-电极，5-通讯线缆，6-电极测线，7-防渗膜，8-渗漏点；
图2为本发明实施例中的测点编号和测试数据示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例一
如图1所示，本实施例中提供一种垂直铺设高阻防渗膜渗漏点检测装置，包括：
蓄电池1、电极4、电极转换箱3、直流电法仪2、通信线缆5和防渗膜7，所述防渗膜7两侧各布置一条测线6，电极4沿测线6按按固定间隔对称布置，依次交替连接两侧电极至通信线缆5，并接入电极转换箱3和直流电法仪2，防渗膜7两侧各设置一个电极4发射电流，从而使两供电电极间产生电位差，测量位于供电电极之间、膜两侧测量电极的电位差和电流强度，根据电极4间隔进行正反演获得防渗膜7视电阻率剖面，确定防渗膜渗漏点8范围。
进一步优化方案，防渗膜7两侧的测线6平行与防渗膜7中心，且与防渗膜7中线距离相等。
进一步优化方案，所述测线6上电极4等间隔布置，防渗膜7两侧电极4关于防渗膜7中心线对称。
进一步优化方案，所述防渗膜7两侧电极4交替接入通信线缆5。
进一步优化方案，所述电极4间隔根据实际工程测试精度需要进行设置，取值范围为0.5m～20m。
进一步优化方案，所述测量电极中处于防渗膜7同侧的测量电极和供电电极距离小于等于另一侧测量电极与该供电电极的连线在膜中心线的水平投影长度。
进一步优化方案，所述电极转换箱3可按预设程序从一端设定供电电极，依序接通两供电电极间的任意两测量电极，然后改变供电电极重复上述测量，直至完成所有供电组合下的电位差和电流强度测量。
实施例二
如图2所示，本实施例中提供一种垂直铺设高阻防渗膜渗漏点检测方法，包括：
(1)确定电极间距和电极数量，布置电极并连接检测装置；
(2)从远端电极开始测量，利用电极转换箱改变供电电极、测量电极，通过供电电极向地下发射电流，测试并记录测量电极的编号、电位差和电流强度。
(3)由于供电电极连线和测量电极连线中点均位于防渗膜中心线，以防渗膜水平中心线为x轴，深度为y轴，根据电极间距确定测量点的平面位置，结合电位差值和电流强度计算防渗膜剖面视电阻率平面分布。
进一步优化方案，所述步骤(1)中电极间距根据潜在漏点探测深度、探测精度和电极转换箱通道数确定，
进一步优化方案，如表1所示，所述步骤(2)中从远端1号电极开始测量，各电极初始位置分别为：电极A位于1号测点、电极B位于6号测点、电极M位于3号测点、电极N位于4号测点，测量编号即为ρ0106-0304；然后电极A不动，电极B向前移动2个测点至8号测点，转换电极N于测点4和测点6，获得测量结果为ρ0108-0304和ρ0108-0306，进一步将电极M和N转换至测点5和测点6获得测量结果ρ0108-0506。当完成电极A、B、M和N分别位于测点1、60、57和58的测量结果ρ0160-5758结果后，将电极A向前移动2个位置于测点3，采用相同的移动规则进行测量直至获得电极A、B、M和N分别位于测点55、60、57和58的测量结果ρ5560-5758。
表1
进一步优化方案，所述供电和测量电极需满足如下关系：设A电极编号i，B电极编号为j，M电极编号为m，N电极编号为n，四个电极间满足如下关系：i+5≤m+3≤n+2≤j,且i和m为奇数，n和j为偶数
进一步优化方案，所述步骤(2)中，电极转换箱按照预设顺序进行自动切换，由直流电法仪进行数据测量和存储。
进一步优化方案，所述步骤(3)中，当探测深度处存在渗漏点时，膜两侧的地层处于低阻接通状态，其视电阻率明显低于其他膜完整位置，在视电阻率剖面中将产生明显低阻区，通过修正迭代可获得探测范围内的理论最优视电阻率分布图，进而确定防渗膜渗漏点位置。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种利用垂直铺设高阻防渗膜渗漏点检测装置的监测方法，其中装置包括：蓄电池(1)、直流电法仪(2)、电极转换箱(3)、电极(4)、通信线缆(5)和防渗膜(7)；
所述蓄电池(1)，与所述直流电法仪(2)连接，所述防渗膜(7)两侧各布置一条测线(6)，所述电极(4)沿所述测线(6)固定间隔对称布置，所述通信线缆(5)连接所述电极(4)，所述通信线缆(5)接入所述电极转换箱(3)和所述直流电法仪(2)，通过测量所述电极(4)之间的电位差、电流强度和电极(4)间隔获得防渗膜(7)的视电阻率剖面图，确定防渗膜(7)的渗漏点(8)范围；
所述防渗膜(7)两侧的测线(6)平行于防渗膜(7)的中心，且与防渗膜(7)的中线距离相等；
所述测线(6)上电极(4)等间隔布置，防渗膜(7)两侧电极(4)关于防渗膜(7)中心线对称；
所述电极(4)的间隔基于实际工程测试精度设置；
所述电极(4)包括测量电极和供电电极；
其特征在于，监测方法包括以下步骤：
确定电极间距和电极数量，基于所述电极间距和电极数量布置电极；
通过电极转换箱对所述电极进行转换，获得供电电极和测量电极；
通过所述供电电极发射电流，记录所述测量电极接收电流后的电位差和电流强度；
基于所述电极间距、所述电位差和所述电流强度计算防渗膜剖面视电阻率平面分布；
基于所述防渗膜剖面视电阻率平面分布确定防渗膜渗漏点位置；
所述记录所述测量电极接收电流后的电位差和电流强度的过程包括：
将所述电极分为第一供电电极、第二供电电极、第一测量电极、第二测量电极；
将所述第一供电电极、所述第二供电电极、所述第一测量电极、所述第二测量电极切换至预设位置，获取第1测量结果；
保持第一供电电极不动，基于预设移动规则，通过所述电极转换箱切换所述第二供电电极位置，所述第一测量电极、所述第二测量电极同时进行数据采集，获取第n测量结果；
保持所述第二供电电极、所述第一测量电极、所述第二测量电极位置不动，基于预设移动规则，切换第一供电电极位置同时进行数据采集，记录所述测量电极接收电流后的电位差和电流强度；
所述预设移动规则包括：
将第一供电电极放置于1号测点，第二供电电极放置于6号测点，第一测量电极放置于3号测点，第二测量电极放置于4号测点进行测量，获取第1测量结果；
保持第一供电电极不动，第二供电电极向前移动两个测点，第一测量电极和第二测量电极分别向前移动一个测点进行测量，获取第n测量结果；
完成第一供电电极、第二供电电极、第一测量电极、第二测量电极分别位于测点1、60、57和58的测量结果后，将第一供电电极向前移动两个测点进行测量，直至获得第一供电电极、第二供电电极、第一测量电极、第二测量电极分别位于测点55、60、57和58的测量结果；
其中，奇数测点与偶数测点位于防渗膜两侧，奇数测点与偶数测点分别按从小到大排列；
所述电极间通过通信电缆交替连接两侧电极；
所述确定防渗膜渗漏点位置的过程包括：
基于所述防渗膜剖面视电阻率平面获取明显低阻区；
对所述明显低阻区进行修正迭代，获得探测范围内的理论最优视电阻率分布图；
基于所述探测范围内的理论最优视电阻率分布图确定所述防渗膜渗漏点位置。
2.根据权利要求1所述的利用垂直铺设高阻防渗膜渗漏点检测装置的监测方法，其特征在于，所述电极间距基于潜在漏点探测深度、探测精度和电极转换箱通道数确定。
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