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我国现有大中型水库8万余座,江河湖泊堤防26万km,这些堤防及水库在国民经济与社会发展中产生了巨大的效益。但随着时间的流逝,这些水利设施存在的各种隐患严重威胁堤坝工程的安全。在1998年长江流域特大洪水后,国家投入大量资金进行堤防整治,修筑了大量的防渗墙工程。防渗墙是堤坝整治的重要手段,在堤防、大坝工程中起着防止或隔离地下水、江水穿过大堤堤身,抑制管涌形成的重要作用。为保证防渗墙墙体工程的施工质量,防渗墙的质量检测工作显得极为重要,目前防渗墙质量检测工作量大,质量问题复杂多样,传统的钻孔、开挖、围井等有损方法费时费力,局限性很大,利用物理探测手段进行防渗墙质量检测成为必然的发展方向。
在防渗墙质量检测方面,现已投入实用或研究使用的方法主要有电法、电磁法、弹性波法、同位素示踪法四大类近十种方法。对堤防防渗墙质量进行快速无损检测时间虽然不长,但近年来全国各地各有关单位已经进行了大量相关研究与实践,取得了一些成果,由于防渗墙自身的特殊性,如何针对防渗墙的特点,优化检测方案,高效优质的完成检测任务,仍旧是一个值得深入研究的课题。
可控源音频大地电磁(CSAMT)法,虽然在长江堤防隐蔽工程质量无损检测工作中取得了令人振奋的效果,但是,尚未进行理论方面的工作,对方法的应用领域引起质疑,因此,对CSAMT法在堤防防渗墙质量检测情况的理论开展研究是很有必要。其目的和意义是:通过此项研究,完善应用CSAMT法开展堤防防渗墙质量检测工作的理论依据和数据处理系统,使其能更好地应用于生产,充分发挥该项成果解决堤防防渗墙质量检测问题的优势。
本论文主要包括以下几个方面:
1.概述了研究的目的和意义,分析了堤防防渗墙质量检测的现状,CSAMT法的现状及进展,CSAMT理论研究的现状与进展,CSAMT应用的现状与进展,CSAMT检测的现状与进展,发现虽然众多的科技人员对CSAMT正反演理论、工作方法和应用做了大量的研究工作,但对于CSAMT在勘探深度存在盲区的问题还未涉及,所以对于CSAMT在勘探深度存在盲区的问题仍旧是一个值得深入研究的课题,进一步研究CSAMT法在隐蔽工程质量检测中的应用具有非常重要的现实意义。并总结了论文的主要工作和成果,开创了CSAMT法在浅层领域进行工作的先河,率先提出将“K”剖面法应用于CSAMT法的资料再处理,以及进一步完善了资料处理软件。
2.详细地描述了二维CSAMT正演模拟的基本原理,设计了几组简单的二层模型,并对进行了二维正演计算和成果分析,证明在探测目的层小于博斯蒂克深度时观测到的数据中携带着丰富的探测对象的信息,只要进行合理的反演,就能够从中推断解释得出上覆地层;博斯蒂克深度,实际上它是一个较好的穿透深度的经验公式,但它并不代表实际的有效探测深度。概述了CSAMT三维模拟的基本原理,模型设置、正演计算和成果分析,在所计算的频率范围内,CSAMT的响应能反应出防渗墙的存在,当墙体下部存在缺陷时也有较好的反应。
3.重点叙述了“K”剖面法。详细叙述了“K”剖面法发展的几个阶段和相应的参数,即:1).“K”剖面法的最初试验阶段。主要是以电测深曲线的斜率构成的K参数的应用阶段。2).“K”剖面法的理论与“K”剖面另一参数似真电阻率ρz阶段。3).绕射系数与“K”剖面各种校正的应用。4).充填系数、界面系数及晕的概念和“K”剖面应用于力学指标的探讨。5).复数“K”剖面的出现——容抗率与介电常数的测定。6).低频交变场“K”剖面与阻抗测深。介绍了“K”剖面法的现状,“K”剖面电法勘探的理论基础、原理及“K”剖面法资料处理的基本公式。
4.详细介绍了资料的处理过程。选取一组模拟数据资料,系统地介绍了资料处理全过程及效果,并用“堤防隐蔽工程质量无损检测试验研究”项目实例进一步说明CSAMT法在堤防防墙质量无损检测工作中的可行性、“K”剖面法资料处理的正确性和必要性。