示踪理论及其在堤坝渗漏分析中的应用研究
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摘要
本文对国内外在堤坝渗漏探测方面的理论与方法进行了全面的归纳与总结,包括传统的地球物理勘探技术、渗流监测技术、各种CT技术和综合示踪技术等。任何单一的测试手段都不能严格界定复杂堤基渗漏的部位、强度和方向等。综合示踪方法是探测分析复杂堤基深层渗漏的有效手段。我国一些重大水利工程复杂渗漏的查明主要依靠综合示踪手段。综合示踪方法的突出特点是通过多种方法与手段的综合应用,可以清楚地描述集中渗漏通道在堤坝中的空间发育规律,即平面上的位置与剖面深度,从而为有效防治堤坝渗漏提供充分的依据。
本文通过两个典型工程渗漏的探查来说明失踪理论与方法在解决堤坝渗漏上所起的重要作用。大小陆湖堤防的77+000～77+270堤段多年来一直是险工险段,历经加固但收效甚微,通过综合示踪探测已查明,77+250部位的管涌源于砂壤土层的渗透,特别是砂壤土层与上部粘性土层的接触部位,已经形成了一定的集中渗漏通道。主要渗漏水流来自测压管剖面附近。马家沟水库在死水位以下即出现大量渗漏,在235.7m以上坝后坡即出现严重渗水现象,反映渗漏问题的复杂性,通过示踪探测,目前已基本查明渗漏部位与性质,由于水库水位尚未达到设计正常高水位,在险情发生时最高236.8m库水位条件下,左右坝肩不存在绕坝渗漏,基岩中局部存在一定的集中渗漏,两岸岸坡坝基存在渗漏,沥青混凝土心墙存在三处渗漏,给大坝的安全运行带来巨大危害。
The theories and method about leakage detection of the river dyke, suchas geophysical, leakage measurement, CT's, integrated tracing technique, etc. are reviewed, but anyone of them can not determine the location, intensity, direction of leakage in the complex river dyke foundation. The integrated tracing technique is an effective method to detect deep leakage in a complex river dyke foundation and an important character is to integrate many methods so that the spatial developing mode of leakage passageway can be found clearly.Two case studies are used to explain the tracing method application in leakage detection of the river dyke. 77+000-77+270 reach of Daxiaoluhu Dyke is a dangerous reach for many years although it was be reinforced many times. By the integrated tracing detection, it is determined that piping at 77+250 section originates from leakage at silt layer, specially, from contact leakage at silt layer and upper clay layer, some concentration leakage passageways have formed and leakage flow mostly come from the section near piezometric tubes. By the integrated tracing detection, it has found heavy leakage at the back dam about 235.7m of Majiagou Reservoir. The integrated tracing detection has determined the location and origination of leakage. When water level is at 236.8m (below the design normal high level), some concentration leakage at the base rock, leakage at the dam base of both shores, three leakage points at the asphalt concrete core wall are found. They has harmed safe operation of the reservoir.
本文通过两个典型工程渗漏的探查来说明失踪理论与方法在解决堤坝渗漏上所起的重要作用。大小陆湖堤防的77+000～77+270堤段多年来一直是险工险段,历经加固但收效甚微,通过综合示踪探测已查明,77+250部位的管涌源于砂壤土层的渗透,特别是砂壤土层与上部粘性土层的接触部位,已经形成了一定的集中渗漏通道。主要渗漏水流来自测压管剖面附近。马家沟水库在死水位以下即出现大量渗漏,在235.7m以上坝后坡即出现严重渗水现象,反映渗漏问题的复杂性,通过示踪探测,目前已基本查明渗漏部位与性质,由于水库水位尚未达到设计正常高水位,在险情发生时最高236.8m库水位条件下,左右坝肩不存在绕坝渗漏,基岩中局部存在一定的集中渗漏,两岸岸坡坝基存在渗漏,沥青混凝土心墙存在三处渗漏,给大坝的安全运行带来巨大危害。
The theories and method about leakage detection of the river dyke, suchas geophysical, leakage measurement, CT's, integrated tracing technique, etc. are reviewed, but anyone of them can not determine the location, intensity, direction of leakage in the complex river dyke foundation. The integrated tracing technique is an effective method to detect deep leakage in a complex river dyke foundation and an important character is to integrate many methods so that the spatial developing mode of leakage passageway can be found clearly.Two case studies are used to explain the tracing method application in leakage detection of the river dyke. 77+000-77+270 reach of Daxiaoluhu Dyke is a dangerous reach for many years although it was be reinforced many times. By the integrated tracing detection, it is determined that piping at 77+250 section originates from leakage at silt layer, specially, from contact leakage at silt layer and upper clay layer, some concentration leakage passageways have formed and leakage flow mostly come from the section near piezometric tubes. By the integrated tracing detection, it has found heavy leakage at the back dam about 235.7m of Majiagou Reservoir. The integrated tracing detection has determined the location and origination of leakage. When water level is at 236.8m (below the design normal high level), some concentration leakage at the base rock, leakage at the dam base of both shores, three leakage points at the asphalt concrete core wall are found. They has harmed safe operation of the reservoir.
引文
[1] 吴怀宇等,堤坝隐患探测技术的现状与展望,长江科学院院报,2000年第3期。
[2] 陈效国等,堤防工程新技术,黄河水利出版社,1998年4月。
[3] 董哲仁主编,堤防除险加固实用技术,中国水利水电出版社,1998年11月。
[4] 郭建扬,防汛堤坝、堤基结构与渗透变形,岩石力学与工程学报,1998年第6期。
[5] 长春地质学院水文物探编写组,水文地质工程地质物探教程,北京:地质出版社,1980年7月。
[6] 余志雄等,大坝CT技术研究概况与进展,岩石力学与工程学报,2004年第8期。
[7] 刘立振等,电磁波层析成像100例的统计分析,CT理论与应用研究,1995年第1期。
[8] 陈家璋等,地学层析成像(CT)新技术在水利水电工程中的应用,水利水电技术,1999年第9期。
[9] 白登海等,电阻率层析成像理论与方法,地球物理学进展,1995年第1期。
[10] 刘建刚等,小浪底水电站缓倾角结构坝基的渗漏及示踪探测研究,岩石力学与工程学报,2004年第8期。
[11] 刘建刚等,综合示踪方法探测复杂堤基渗流,地质与勘探,2002年第2期。
[12] 刘光尧,用放射性同位素测定含水层水文地质参数的方法(上),勘察科学技术,1997年第1期。
[13] 刘光尧,用放射性同位素测定含水层水文地质参数的方法(下),勘察科学技术,1997年第2期。
[14] 陈建生,杜国平,方杰,同位素示踪方法测定地下水及含水层参数,水文地质及工程地质,1991年第6期。
[15] 刘光尧等,同位素示踪测井,南京:江苏科学技术出版社,1999年10月。
[16] 李樟苏等编著,同位素技术在水利工程中的应用,水利电力出版社,1984 年11月。
[17] 王钧等,中国地温分布的基本特征,地震出版社,1990。
[18] 杨杰等,井中测流技术,四川科学技术出版社,1993
[19] 李端有,陈鹏霄,王志旺,温度示踪法渗流监测技术在长江堤防渗流监测中的应用初探,长江科学院院报,2000年12月
[20] 刘建刚,陈建生,平面热源法在北江大堤石角段堤基渗漏分析中的应用研究,水利水运工程学报,2002年第3期;
[21] 房纯纲等,汉江遥堤电导军与土性参数相关关系试验研究,水利学报,2003年第6期。
[22] 王大纯等,水文地质学基础,北京:地质出版社,1995年6月。
[23] 李学礼编著,水文地球化学,原子能出版社,1988年11月。
[24] 刘进达等,影响中国大气降水稳定同位素组成的主要因素分析,勘察科学技术,1997年第3、4期。
[25] 刘进达等,中国大气降水稳定同位素时—空分布规律探讨,勘察科学技术,1997年第3期。
[26] 贾艳琨等,我国大气降水氚分布特征,勘察科学技术,1989年第4期
[27] 王恒纯主编,同位素水文地质学基础,北京:地质出版社,1991年8月。
[28] 孙洪星等,环境同位素示综技术在矿井水防治中的应用,水文地质工程地质,2000年第5期。
[29] 张人权编译,同位素方法在水文地质中的应用,地质出版社,1983年2月。
[30] 吴慧山等译,放射性同位素地球化学,原子能出版社,1985年7月。
[31] Sherard, J.L., et al., Piping in Earth Dam of Dispersive Clay, Performance of Earth and Earth-supported Structures, Vol.1, Part 1, 1972, p.589
[32] Ang, D.H. and G.F. Pinder(1979): A direct solution to the inverse problem in groundwater flow, Advance in water resources, Vol.2, p.97
[33] Dam, A., Geothermal effects in formation of electrically conducting zones and temperature distribution in the earth, physics of the Earth and Planety Interior, Vol.17, 1987
[2] 陈效国等,堤防工程新技术,黄河水利出版社,1998年4月。
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[33] Dam, A., Geothermal effects in formation of electrically conducting zones and temperature distribution in the earth, physics of the Earth and Planety Interior, Vol.17, 1987