袁寶遠　劉世琦　白云

摘要：南門峽水庫的與防滲墻有關的滲漏問題嚴重，歷次防滲處理效果不明顯。利用從英國引進Groundvue系列地質雷達設備，采用深部逐步層次測試分析法，對防滲墻部位進行了大量的現場測試分析和解譯，結合鉆探驗證，查明了滲漏部位和路徑。結果表明：壩基防滲墻完好，厚度在0.50m左右，但位置與現有的灌漿平臺有3m左右的水平距離，這可能是歷次灌漿效果不佳的一個重要原因，為南門峽水庫加固工程提供了重要的技術支撐。

關鍵詞：地質雷達；Groundvue系列；南門峽水庫；防滲墻；探測

中圖分類號：TV697.3文獻標志碼：A

文章編號：1672-1098（2016）02-0001-05

Abstract：There has been the serious problem of the seepage cutoff wall of Nanmenxia Reservoir， with the previous anti-seepage effect having no satisfactory outcome. With the Groundvue series of Ground？Penetrating Radar equipment introduced from Britain， and the application of the Method of Deep Step by Layer Test and Analysis， a lot of field tests and analysis have been conducted on the part of the cutoff wall. In combination with drilling verification， the leakage location and path have been found out. The outcome has shown that the seepage cut-off wall of dam foundation in good condition， with its thickness of around 0.50m， but there is a horizontal distance of about 3m away from the current grouting platform， which may be one important cause of the previous unsatisfactory grouting effect， providing an important support for the Reinforcement Project of Nanmenxia Reservoir.

Key words： Ground Penetrating Radar； Groundvue series； Nanmenxia Reservoir； seepage cut-off wall； detection

南門峽水庫是以灌溉為主的Ⅲ等中型工程，始建于1974年，1982年投入運行。由于該水庫位于巖溶地區(qū)，地質條件復雜，壩基和兩壩肩構造巖溶、裂隙發(fā)育，滲漏比較嚴重。南門峽水庫防滲處理工程早在1975年大壩施工期間就已經開始，至今已進行了3個階段帷幕灌漿處理，但效果均不理想。2010年10月對水庫大壩進行了安全鑒定，認為南門峽水庫存在較嚴重的病險，主要包括壩基（肩）滲漏嚴重，滲透穩(wěn)定性不滿足規(guī)范要求，非常溢洪洞洞身中部未襯砌；輸水隧洞洞身多處產生裂縫，影響泄洪安全，水庫不能按設計要求正常運行，屬三類壩。為充分發(fā)揮水庫的社會經濟效益，防止造成重大災害，經水利部批準立項，近期對其進行除險加固處理[1-2]。

目前一般地質雷達儀器用于防滲墻探測的測試深度在20～30m范圍內，并且預報的準確率非常不高[3-8]。英國Utsi Electronice公司Groundvue系列地質雷達測試系統(tǒng)是目前世界頻率最低的一款雷達，最深能探測到180 m，可以進行GPS觸發(fā)測量，工作效率快，可進行天線陣測量。引進地質雷達設備及技術，結合現場測試和驗證，了解南門峽水庫壩基防滲墻的情況，可以為除險加固施工提供技術支撐。

1Groundvue系列地質雷達系統(tǒng)

Groundvue系列地質雷達測試系統(tǒng)主要技術指標：四通道雷達主機的掃描速率為250掃/秒；400MHz 天線頻率范圍：200～600 MHz；50 MHz 天線頻率范圍：30～100 MHz；15 MHz天線頻率范圍：5～30 MHz；高脈沖重復率：2 MHz到 500 kHz。GV系列雷達主要型號見表1。

地質雷達的天線根據劃分的方式不同可以劃分為不同種類的天線。從工作性質上可分為發(fā)射天線和接收天線；從屏蔽與否上說可以分為屏蔽天線和非屏蔽天線，如圖1所示。

2現場測試

測線主要布置在了壩頂、壩前坡處，探測路線主要有壩頂沿公路方向的等距的3條縱向測線，壩前坡下的灌漿平臺2條縱向測線，進行GV2和GV6探測；壩前坡上由坡下灌漿平臺向坡頂探測，方向垂直于大壩走向，由于壩前坡上有許多塊石，不利于體積、重量較大的GV2探測（對輕便的GV6影響較小），所以測量間距放在3.5 m，共計26條測線。測線布置平面圖如圖2，測試方法如圖3所示。

3室內試驗

為了對南門峽水庫實測的GV地質雷達圖像做出的合理的分析，河海大學在實驗室建立了基于1 GHz的GV3地質雷達天線的模擬實驗平臺，如圖4所示，了解所研究的目標模型的GV地質雷達的圖像特點。圖5是中間有板狀目標物的地質雷達圖。

4防滲墻測試數據解譯與驗證

壩基的混凝土防滲墻位于壩前坡從壩基建基面到基巖面之間，是用于防止基巖面上卵礫石覆蓋層滲水。由于缺乏準確的原始設計圖紙，在歷次灌漿加固壩基時，一般認為其平行于大壩走向位置，在現有的注漿平臺邊上。

采用GV6地質雷達在壩前坡上，垂直于壩走向的方向上進行測試，具體測向為由壩坡底部向壩頂測量。0+034 m處測量灰度圖像見6。由圖可以發(fā)現在壩前坡上26 m左右處，在地層深度為26 m和32 m的部分發(fā)現有地質雷達電磁波的反應，疑似混凝土防滲墻的位置，其平行于大壩的走向，位于灌漿平臺靠近壩頂方向，與現有的灌漿平臺有3 m左右的距離，這可能是歷次灌漿效果不佳的一個重要原因。

為了證實以上的推測，查看平行于該條測線其他位置上的地質雷達圖像，發(fā)現在其他平行于0+034 m剖面的地質雷達圖像上，絕大多數圖像，幾乎在相同位置處，發(fā)現了疑似是混凝土防滲墻的雷達反應。圖7為0+208 m壩前坡上24 m處，深度為24 m和32 m的部分出現地質雷達反射弧線，圖8為0+304 m剖面在相同位置處發(fā)現一處雷達反射弧線，深度也為26 m左右。

從圖7和圖8中兩條反射弧線的相對位置來看，深度較淺的反射弧線往往較深部的反射弧線在圖像上靠左邊一些，這其實不難解釋，因為測量是一個由下往上的路線，所以測量路線與水平面之間存在著20°度的坡腳，相對于豎直矗立的混凝土防滲墻則相當于有著70°的夾角。當測量路線在圖像當中以水平方向顯示時，圖像中的防滲墻自然而然就會呈現出由垂直方向傾斜20°

，變成“斜墻”的現象。

通過結合垂直于大壩走向，互相平行的26條地質雷達圖像的觀察與分析，能夠發(fā)現壩基混凝土防滲墻的位置，位于壩頂沿壩前坡向下11 m處，與現有灌漿平臺有3 m左右的距離，防滲墻距離地表距離從26 m到30 m不等，很可能防滲墻頂不在同一高程上。且防滲墻在0+40～0+380 m壩段間延續(xù)良好。

為了確認以上地質雷達探測的解釋成果，采用現場鉆探進行驗證。第一個鉆孔位置根據地質雷達測試分析的結果現場確定，首先在右壩肩樁號0+383.60 m處布置了ZK14-1-1孔，揭露人工堆積的土層后又打到砂礫石，鉆至40 m未找到混凝土防滲墻，經分析孔位向下游移了0.70 m布置了ZK14-l-2孔，鉆至25.0 m時找到了混凝土防滲墻。然后在樁號0+208 m處又布置了ZK14-3孔，鉆至28.50 m時找到了防滲墻；在樁號0+150 m處布置了ZKl4-4-1孔，防滲墻沒找到，又向下游移0.60 m，布置了ZK14-4-2孔，鉆至31.0 m時找到了混凝土防滲墻。

防滲墻頂部不在一個高程上，樁號，樁號0+034.2處墻頂高程2 736.45 m，底部高程2 721

.05 m，墻高15.4 m。主要鉆探結果見表2。防滲墻鉆探驗證工作說明原防滲墻呈直線，防滲墻位置位于上游馬道2012年帷幕灌漿中心線向下游左岸5.4 m，右岸6.1 m。

5結論

（1）南門峽水庫的滲漏問題長期以來一直未能較好的解決，防滲墻的效用問題可能是一個關鍵問題，引進英國Groundvue系列地質雷達設備和軟件，為這一關鍵問題的解決提供了重要支撐。

（2）根據GV6位于壩前坡的多道測線綜合分析，結合鉆探取芯的結果，混凝土防滲墻地質雷達測試分析的防滲墻位置為上游馬道帷幕灌漿中心線向下游左岸5.4 m，右岸6.1 m，防滲墻厚度在0.50 m左右，與現有的灌漿平臺有3 m左右的水平距離，這可能是歷次灌漿效果不佳的一個重要原因。

（3）基于GV3-1G天線的室內試驗平臺能有效的模擬試驗地下各種目標物的雷達圖像特征，其結果有助于提高Groundvue系列地質雷達的探測解譯效率。

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（責任編輯：李麗）