防滲帷幕特性及質量檢測論文
摘要：垂直鋪塑防滲帷幕作為水利水電工程堤壩防滲的一種新技術，經過幾十年的不斷探索與改進，該技術日臻成熟。文章使用垂直鋪塑防滲帷幕質量無損檢測方法是：沿防滲膜兩側布設兩排電極，保持對應電極的連線與防滲膜垂直，一側供電，另一側進行測量，完成后改變電極與防滲膜的布設重新測量（掃描測量），得到防滲膜分布位置的視電阻率分布剖面。結果表明，該種無損測量方法既能保證工程的完整性，又能全面快速獲取防滲帷幕埋深、搭接質量、破損位置等參數，具有很大的優越性。
關鍵詞：垂直鋪塑防滲帷幕；防滲膜；質量檢測
垂直鋪塑防滲帷幕在水利水電工程中的應用日益廣泛，該技術主要通過開槽機械，在防滲線開挖固定尺寸的溝槽（寬度為0.15～0.30m、深度≤20m），并利用泥漿護壁，通過人工將輔助機械置入槽內土工膜，并利用砂土回填，以形成防滲膜+泥漿的防滲體。該技術既可以充分利用防滲膜的隔水性能，又充分利用了防滲體的柔性，整體性好，防滲效果優，且施工簡便、適應性強。垂直鋪塑防滲帷幕施工中，必須保持開槽和鋪塑速度一致，若兩項工作速度不一致，則會引起塌坑和防滲膜卷底，甚至會出現砂礫層劃破防滲膜，防滲膜接縫處接合不緊密等現象。諸如此類的隱患必須及時進行檢測和處理，如遇地下水位上漲，水頭壓力便會在防滲膜破損部位集中，進而造成集中滲漏，導致垮壩，這充分說明，防滲膜如果布設不當反而會成為堤壩隱患。當前，常用的垂直鋪塑檢測方法是測壓管法、施工中堤壩內外水位觀測判斷法及大開挖直接觀察法。前兩種方法屬于宏觀定性檢測法，對防滲膜鋪設中可能出現的質量問題檢測不全面；第三種方法屬于微觀定量檢測法，能較全面、具體地檢測防滲膜鋪設問題，但是受到地下水位限制，經濟性、安全性較差。所以尋找一種既能檢測垂直鋪塑防滲膜施工質量，又能對其運行情況進行全面檢測的方法就顯得尤為重要。
1垂直鋪塑防滲帷幕物理力學特征
1.1防滲帷幕對靜電場的影響
1.1.1室內數值模擬試驗
為了探明防滲膜對靜電場的影響程度，根據靜電場理論并結合有限元法通過地電模型進行室內數值模擬。通過利用溫納裝置測量所得電阻率剖面圖（圖1）可以看出，存在防滲膜的情況下，靜電場的分布規律受到干擾，且在防滲膜位置出現了明顯的`高阻異常現象。
1.1.2防滲膜影響靜電場的物理本質
運用在均勻地層埋設防滲膜且通過等效原則予以簡化的地電模型（圖2）以探究防滲膜影響靜電場的物理本質，防滲膜類似于電阻率無窮大的高阻薄板。圖2中，電源A和A1分別在垂直分界面左右兩側的地層地面，距離分界面的距離均為d，可以利用鏡像法求解電位空間分布的方法求解電阻率為ρ2時地層中任一點M2的電位U2，公式如下：式中：可見，當ρ2→∞時，1-K12→0，U2→0。當測量電極橫跨界面兩側，則此時△U=U1-U2最大，根據公式ρ=K×△U/I可知，電阻率達到最大值。但防滲膜并不是在地層中無限延伸，所以U2不可能等于零，只能說當防滲膜存在時，△U會相對變大，從而導致防滲膜位置高阻的出現。當通過雙排列二極裝置測量，并在防滲膜一側供電，另一側測量時，此時的電阻率是通過U2計算的，且低阻異常。總之，防滲膜改變了靜電場分布的性能是利用電阻率分析防滲帷幕對靜電場影響程度的基礎。
1.2雙排列電阻率二極快速掃面測量法
沿防滲膜兩側布設雙排電極，并保持電極連線與防滲膜垂直，且防滲膜位于連線中點，通過智能電纜連接電極并接入采集儀，防滲膜左側電極為供電極，右側電極為測量極。由數碼信號操控設計測量過程，對由電極和無窮遠極所形成的回路供電，并對測量回路進行電位測量，測量完畢，改變供電極排列順序和測量電極位置進行第二組電位測量，這樣連續變更供電點與測量點所進行的若干組次測量便可完成防滲膜掃描式測量。
2垂直鋪塑防滲帷幕質量檢測
2.1防滲帷幕的異常形態在圖3中，40個電極的排列間距及其與防滲膜的距離均為20cm，測量層數8層，將所采集的數據按照圖3構成電阻率剖面圖。從圖中可以看出，雙電極排列對防滲膜具有很強的反映能力，在防滲膜埋深較大的區域內視電阻率剖面低阻區具有很深的縱向深度，而埋深較小的低阻區縱向深度較淺，且在防滲膜接縫處出現了低阻區中斷現象。2.2電極排列參數的影響為了研究電極排列參數對測量結果的影響程度，將圖3中電極的排列間距及其與防滲膜的距離均縮小為10cm，測量層數增加為15層，反復測量所得視電阻率剖面圖可以反映出電極排列間距及其與防滲膜距離的變化并不會引起防滲膜在視電阻率剖面上形態的太大改變，只是改變了數據層之間的相對位置，或層數相同時改變探測深度。
3實際應用
3.1工程概況
北疆供水工程屬于典型的以渠道為主的線性供水工程，其中部位于新疆荒漠戈壁灘上，該地區降水稀少、日照與蒸發強烈，空氣干燥，氣溫變化劇烈且年較差大，戈壁沙質土下墊面氣溫變化劇烈。該供水工程線路跨越三種地層：①剝蝕起伏平原區，渠線長178km，地形高程差在8～20m之間，地層為泥巖、砂質泥巖夾薄層砂巖和粒巖，砂質泥巖具有弱～中弱膨脹性，部分膨脹性中強；②風成沙漠區，長158km，由起伏不平的沙隴沙丘組成，中細～中粗砂層厚度為150～250m；③細土平原區，長55km，地形開闊，局部為半荒漠區，大部分為農田區。
3.2測線布置與測驗結果
按照圖4進行測線形式布置，圖中從上到下依次為：雙排列檢測裝置（用以對防滲膜的分布形態進行檢測）、單排列檢測裝置（用以對原始背景場進行檢測）和原始背景場雙排列檢測裝置。電極之間以及電極和防滲膜之間的距離均為1m。從測驗結果看，單排列原始背景檢測裝置和雙排列檢測裝置測試結果具有十分相似的異常特征，都從不同程度反映了原始地層的情況。雙排列背景場防滲膜檢驗結果異常形態的變化，反映了鋪設防滲膜的區段存在低阻異常區域，且隨著防滲膜埋深的不同，異常區域底部呈現波浪形變動，其中的高阻侵入則反映了防滲膜搭接不當。通過變更測線重新測量來檢驗探測結果的穩定性，可以看出，試驗段防滲膜存在的視電阻率異常特征與防滲膜所在位置異常特征相同，而原始防滲膜鋪設段的低阻異常區域與試驗段差異較大，這是由防滲膜埋深不同造成的，可見，單排列所具有的異常場特征完全不同于雙排列。
4結論
文章利用單排列和雙排列測電裝置對垂直鋪塑防滲帷幕進行了快速無損檢測，結果表明，點面結合可以對防滲膜進行連續雙排列掃面測量，且測量的垂向探測精度可以高達95%以上，而對于防滲膜搭接不良的位置橫向分辨率也能達到0.10m，由此測得的漏洞位置明確，且測量結果可以對防滲膜分布形態作完整描述。
參考文獻
［1］張天森，垂直鋪塑防滲帷幕在三盛公水利樞紐左岸導流堤防滲處理中的應用［J］，內蒙古水利，2014（5）：106-107.
［2］宋克明，垂直鋪塑防滲帷幕之地球物理特陛及其施工質量無損檢測方法的實現［J］，水利規劃與設計，2008（5）：26-28.