如何进行土石坝异常渗漏勘查？

土石坝异常渗漏勘查案例      

     

方法：应用电阻率层析成像法      

地址：台湾北部某一水库土石坝      

问题：水库为了增加库容量而加高坝体，但加高蓄水超过原旧坝顶高程后，于大坝下游坡面发现数处异常渗漏。      

     

由于坝的左右山脊地质条件不是十分良好，因此加高前于左右坝座分别进行隔幕灌浆，由于首先发现坝面异常渗水之位置较接近左坝座，初期工程人员推测为库水经左山脊渗漏至下游壳层；水库管理单位为解决异常渗水问题，另于左坝座再施作一道隔幕灌浆，但渗漏问题仍无法获得改善。      

     

     

图 (a) 坝顶测线（Line A）与下游壳层测线（Line B）电阻率层析成像结果的2.5-D 呈现；(b) 邻近坝面异常渗漏位置2 (EL. 46 m) 、4 (EL. 62 m)剖面之低电阻位置信息与坝体水压计（Q3、Q4）观测结果，虚线箭头表示可能渗流路径，下方虚线表示地下水位。      

     

为了勘查坝面异常渗漏之机制，分别在左坝座、坝顶和下游面通达道路三处布设三条二维ERT测线，现场施测采用电极间距5公尺之Wenner排列，数据反演采用Res2Dinv软件进行分析。其中坝顶（Line A）及下游坝面（Line B）两条测线施测结果如图a所示，可发现各有两处异常低电阻区，疑似为两处对应的异常渗流路径。        

     

由于电阻率除了受到地下含水饱和度的影响，其数值的高低亦取决于地层材料的粒径分布，难以单从地电阻影像的结果即断定两处低电阻区域为异常渗流区域。因此，图b将左侧低电阻位置信息与坝体水压计观测结果（Q3、Q4）及坝面异常渗漏目视检查结果在邻近同一断面整合，结果显示两处低电阻区域仍远高于地下水位，但两处地电阻区上下链接的疑似渗漏路径正好对应坝面主要渗漏位置4（位于图b所在的断面）。        

     

另外，两条测线右侧之另一组低电阻区正好对应坝面主要渗漏位置3，坝面异常渗漏位置1、2则分别位于坝面渗漏位置3、4下游侧的戗台，可能是渗漏位置3、4沿着坝面抛石层往下游渗流至戗台渗出。电阻率层析成像结果有助于发现异常渗漏的地下通道，但其判释更需整合电探反演结果及相关水文地质与坝体观测资料。        

     

坝面渗水及图所揭露之可能渗漏路径高出地下水位甚多，这说明下游面的渗漏并非由水库的稳态渗流造成，根据渗漏量水堰的监测结果，大量的渗漏主要发生在降雨过后。因此推估可能的渗漏机制为坝体降雨入渗因坝体材料透水性非均质在相对较不透水层产生栖止水（低电阻显示的湿润区），栖止水最后延接口渗出坝面之渗漏位置3、4，或部分再往下流至坝面渗漏位置1、2。        

注：本次所用仪器为 赛盈地脉技术有公司与北京桔灯公司共同研制的GD-10的高密度电法仪。

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