一种基于高密度电法检测基坑冻结壁渗漏的操作方法技术

本发明专利技术引入高密度电法，基于目标体视电阻率差异，提出了一种检测基坑冻结壁渗漏的操作方法。为考虑经济效应与检测效果，操作过程需要判别高密度电法探测深度是否大于基坑冻结壁埋设深度，进而选择电极布设方式。对于浅埋冻结壁，选择传统地表布极方式；对于深埋冻结壁，创造性提出了利用竖向顶进设备实现地下布极结合地表布极方式，从而增加了电法探测深度，提高了渗漏检测精度。进一步布设测线，连接采集系统并形成测网，进行视电阻率数据采集，给出冻结壁高密度电法视电阻率等值线断面分布图，实现了对基坑冻结壁全断面渗漏检测。该法有效检测了浅/深基坑冻结壁渗漏，具有经济环保、安全高效、可控性强、易操作且易于推广等优势。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高密度电法检测基坑冻结壁渗漏的操作方法
本专利技术涉及岩土工程测试领域，具体涉及一种基于高密度电法检测基坑冻结壁渗漏的操作方法。
技术介绍
在邻近江河海流域的富水地区，软弱土(如淤泥、淤泥质土或流砂层)广泛分布。伴随城市化经济的快速发展，软土地区基坑工程如雨后春笋般涌现。当地下水位埋深较浅且地基下覆软弱土时，传统的施工方法难以保证基坑稳定性。因此，对基坑进行隔水处理十分重要。深基坑开挖过程，若隔水处理不当造成隔水帷幕渗漏，引起基坑围护结构侧向变形过大，进而造成基坑整体失稳，甚至导致周边建(构)筑物坍塌。人工冻结法通过设置冻结孔降低地层温度，使得含水地层形成冻结体，从而构成封闭的隔水帷幕。基坑冻结壁由于良好的隔水性能，使得人工冻结法被广泛应用于深基坑开挖隔水处理。冻结法的关键是冻结壁施工，保证冻结壁的施工质量对于基坑顺利开挖具有重要意义。有鉴于此，基坑开挖前通常需要预先检测冻结壁隔水效果。目前，常规的冻结壁检测技术包括施工造孔法、钻孔法、轻型动力触探等，仅能反映孔内冻结壁情况，无法反映整体施工质量。此外，上述方法均是对隔水帷幕两侧土体进行探测，根据地下水渗流方向得出降水漏斗，进而找出渗漏点。这些方法无法直接检测墙体，存在一定误差，且受施工工作面限制，难以配合现场施工工序展开工作，可操作性较低。近年来，以电阻率方法为代表的无损检测技术因其具有无损、准确和效率高等优点，被广泛用于水利工程堤坝防渗墙检测。通常，地下水的电阻率只有n×10-1～n×10Ω·m，当土体达到冻结点以下时，土中水结成冰，电阻率急剧增大，冻土电阻率可高达n×102～n×104Ω·m。因此，采用电阻率检测基坑冻结壁渗漏是提高深大基坑冻结壁施工质量检测水平的新思路。如何结合电阻率方法提出一种基坑冻结壁渗漏的无损检测方法是当前亟待解决的技术难题。
技术实现思路
专利技术目的：为弥补冻结法中基坑冻结壁渗漏检测方法的不足，提高检测精准度与探测深度，本专利技术综合提出一种基于高密度电法检测基坑冻结壁渗漏的操作方法。技术方案：本专利技术公开了一种基于高密度电法检测基坑冻结壁渗漏的操作方法。具体操作方法包括下列步骤：步骤1，获取基坑开挖区域地质勘探数据及基坑冻结壁设计参数，确定高密度电法测区；步骤2，根据四电极温纳阵列原理，确定测线总长度L、电极测点距x、电极距a、隔离系数n，进而确定测区内测点位置，计算最大探测深度Hmax；步骤3，判断传统的地表布极方式得到的最大探测深度Hmax能否满足检测要求，当Hmax不小于基坑冻结壁深度h时，采用传统的地表布极方式进行布极，当Hmax小于基坑冻结壁深度h时，采用地下电极安装技术进行布极；步骤4，布设测线，将电极安装至测点位置，形成测网；步骤5，将测线、电极、程控多路电极转换装置、高密度主机、及数据处理系统通过电缆连接，对冻结壁不同深度视电阻率数据自动进行快速采集；步骤6，利用数据处理系统对所采集的视电阻率进行处理，对视电阻率进行二维反演计算，分析不同深度冻结壁视电阻率特征，给出冻结壁高密度电法视电阻率等值线断面分布图，确定冻结壁视电阻率的分布模式；步骤7，分析反演的二维视电阻率断面图及分布模式，找出剖面图低阻区，对比地勘报告中的地层剖面图及冻结壁设计图纸，根据视电阻率断面图检测冻结壁是否存在渗漏问题并分析原因。进一步，所述地勘数据包括地层分布情况、土层物理与力学参数，根据土层分布特征预先划分冻结壁低阻区与高阻区。进一步，所述基坑冻结壁设计参数包括基坑平面尺寸、开挖深度、冻结壁几何尺寸等。进一步，所述单侧测线长度对应冻结壁长度，电极距a为测点距x与隔离系数n的乘积，对应探测深度H为a/2。进一步，所述隔离系数n为最大值时(n一般不超过10)，对应探测深度H最大。进一步，所述地下电极安装技术采用竖向顶进设备安装电极，所述竖向顶进设备由车载液压控制系统、直推杆和钻头组成。进一步，所述竖向顶进设备中，液压控制系统可实现钻头推进精度高达1mm，钻头孔径为2～3cm，直推杆最大水平偏差控制在0°～5°，对冻结壁结构性影响甚微。进一步，所述钻头顶进深度可大于冻结壁埋深，极大提高了视电阻率剖面图分辨率。进一步，所述地下电极安装技术电极点距不得大于0.5倍地下电极埋深，以确保视电阻剖面图分辨率。进一步，所述地下电极安装技术不仅增大了探测深度，也提高了测线两段及深部冻结壁视电阻率剖面图分辨率，同时有效避免了浅层低阻屏蔽电流的现象。进一步，所述测线电极数量可根据测区范围、工作面大小及探测精度进行任意扩展。进一步，所述地表电极、地下电极、电缆、高密度主机及程控多路电极转换装置组成了数据采集系统。进一步，所述数据处理系统由计算机、彩色打印机、彩色绘图机、彩色显示屏组成，数据经高密度主机传送至计算机，经二维反演计算进行预处理并显示视电阻率等值线断面分布图，脱机后可自动绘制和打印各种成果图件。有益效果：本专利技术解决了现有深基坑冻结壁渗漏检测方法仅反映局部情况且误差较大的问题。通过提出基于高密度电法检测基坑冻结壁渗漏的操作方法，一般情况将电极布设于表层冻结壁，对于深冻结壁则引入了地下电极安装技术，采用竖向顶进设备实现地下电极安装，提升了高密度电法探测深度，通过观察渗漏处与周边冻结壁电阻率的明显差异，有效改善了冻结壁渗漏检测精度，可反映冻结壁整体情况，实现精准检测。本专利技术可控性强、可操作性强且易于推广。附图说明图1为基于高密度电法检测基坑冻结壁渗漏的操作方法流程图；图2为采用基坑冻结壁电极系布置平面图；图3为采用基坑冻结壁电极系布置立面图；图4为传统高密度电法数据采集与处理示意图；图5为采用地下电极安装技术的高密度电法数据采集与处理示意图；图6为地下电极安装技术示意图。图中：1—地表电极、2—测线、3—基坑冻结壁、4—基坑围护结构、5—基坑水平支撑、6—程控多路电极转换装置、7—高密度电法主机、8—计算机、9—彩色打印机、10—彩色绘图机、11—彩色显示屏、12—数据采集系统、13—数据处理系统、14—地下电极、15—刚性直推杆、16—金刚钻头、17—车载伺服液压系统。具体实施方式下面对本专利技术技术方案进行详细说明，综合给出了一种基于高密度电法检测基坑冻结壁渗漏的操作方法流程图(见图1)，但本专利技术的保护范围不局限于所述实施例。实施例1：某滨海软土地区，地下水存储丰富，地下水位深度较浅，采用常规的降水方法难以有效隔水，因此引入人工冻结法建立隔水帷幕进行地下水处理。假设基坑开挖深度He为5m，冻结壁3埋深h为7.5m，冻结壁穿越了承压含水层而进入不透水层，实现了隔水处理。为检测基坑冻结壁渗漏问题，提出了一种基于高密度电法检测浅基坑冻结壁渗流的操作方法，其步骤如下：步骤1，根据地勘报告，总结得到浅基坑开挖区域土层地勘数据及基坑设计参数，其中地勘数据包括开挖区域地层分布情况、土层物理与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于高密度电法检测基坑冻结壁渗漏的操作方法，其特征在于，包括下列步骤：/n步骤1，获取基坑开挖区域地质勘探数据及基坑设计参数，确定高密度电法测区；/n步骤2，根据四电极温纳阵列原理，确定测线总长度L、电极测点距x、电极距a、隔离系数n，进而确定测区内测点位置，并按下式计算得到最大探测深度H

【技术特征摘要】
1.一种基于高密度电法检测基坑冻结壁渗漏的操作方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤1，获取基坑开挖区域地质勘探数据及基坑设计参数，确定高密度电法测区；
步骤2，根据四电极温纳阵列原理，确定测线总长度L、电极测点距x、电极距a、隔离系数n，进而确定测区内测点位置，并按下式计算得到最大探测深度Hmax：
Hmax＝a/2＝nx/2，n＝1,2,3，…10；
步骤3，判断传统的地表布极方式得到的最大探测深度Hmax能否满足检测要求，当Hmax不小于基坑冻结壁深度h时，采用传统的地表布极方式进行布极，当Hmax小于h时，采用地下电极结合地表布极进行电极安装；
步骤4，布设测线，将电极安装至测点位置，形成测网；
步骤5，将地表与地下电极、程控多路电极转换装置、高密度主机及数据处理系统通过电缆连接，对冻结壁不同深度视电阻率数据自动进行快速采集；
步骤6，利用数据处理系统对所采集的视电阻率进行二维反演计算，分析不同深度冻结壁视电阻率特征，给出冻结壁高密度电...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖丰文，刘松玉，程月红，范钦建，
申请(专利权)人：东南大学，中亿丰建设集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32