【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地质构造地球物理勘探，具体涉及一种土石坝内部渗漏通道探查及渗透率估算方法。
技术介绍
1、对于土石坝渗漏问题，需要查明渗漏通道。以便进行除险加固。另外坝体的渗透率是土石坝安全评估的一个重要参数。土石坝的渗漏形式复杂多样，有坝体坝基渗漏、溢洪道渗漏、坝脚渗漏、绕坝渗漏，地球物理方法作为一种无损、透视的探测方法，特别适合于土石坝堤防的渗漏隐患探查，目前用于水库堤防渗漏探测的地球物理方法有电、磁、振动波、水流、热、声、光等，但其中可对坝体内部的渗漏进行间接判断的参数主要为以电磁法为主的探测方法，如直流电阻率法、自然电位法和瞬变电磁法等。准确查明坝体内的渗漏通道后，一般会对渗漏位置进行注浆堵漏，保证坝体安全。
2、其中，直流电阻率法是利用二维或三维探测剖面，通过电阻率值的相对大小判断渗漏隐患区域，自然电位法同样也是通过自然电位值的空间分布特征判断渗漏位置。众所周知，物探结果具有多解性，坝体内的结构或物质组成的差异会导致电阻率即自然电位的分布不均，会造成物探成果解释的不准确性，产生误判，即所探测出的低阻异常区不一定都是渗漏区域，需对低阻区域进行确定和剔除。目前也有基于直流电法和自然电位的监测方法，即将设备放置在探测区域对其进行连续监测，对隐患的发育过程进行判断解释，若隐患区域并未进一步扩大或变化，则该监测方法也无明显作用。
3、渗透率是表征岩石允许流体通过的能力，可以评估大坝坝体的渗漏程度，正常情况下，大坝坝体的无渗漏情况下，渗透率是及其小的，很难直接测量，目前是通过透水实验或压水试验进行获取，耗时费
技术实现思路
1、本专利技术的目的提供一种土石坝内部渗漏通道探查及渗透率估算方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种土石坝内部渗漏通道探查及渗透率估算方法，包括以下步骤：
4、s1、在土石坝的表面布置至少一条直流电法测线，在直流电法测线上设置若干个等间距的电极点并对各电极点进行位置测量和记录；
5、s2、通过直流电法测线采集各电极点处的背景自然电位数据和电阻率数据，经处理和成像获得坝体内的自然电位分布曲线和电阻率剖面图，并初步圈定疑似存在渗漏隐患区域所在的平面位置；
6、s3、在疑似存在渗漏隐患区域的上游的表面水体内撒入过量的盐或盐溶液，并同时加入示踪剂；
7、s3、在疑似存在渗漏隐患区域的上游的表面水体内撒入过量的盐或盐溶液，并加入示踪剂，同时记录时间t1；
8、s4、通过直流电法测线连续采集各电极点的自然电位数据，直至坝体的下游检测出示踪剂，同时记录时间t2，获取盐溶的液渗透时间t，然后对漏点的水进行取样并进行盐溶液浓度测量，获得浓度c；
9、s5、基于采集到的自然电位数据，得到直流电法测线上自然电位的特征变化，并与背景自然电位数据进行比较，同时结合电阻率剖面图对非渗漏通道引起的电阻率异常进行剔除，判断出准确的渗漏通道；
10、s6、通过检测的自然电位的变化量盐溶液浓度c以及渗透时间t来估算坝体内的渗透率k。
11、进一步地，所述直流电测法线沿土石坝的轴线方向进行布置，检测范围能够覆盖整个土石坝，其布置方式包括但不限于直线布置。
12、进一步地，各电极点的位置通过rtk(real-time kinematic)测量仪、手持gps测量仪或其他定位设备进行测量，通过记录各电极点的空间三维坐标用于电阻率数据的精确处理。
13、进一步地，所述自然电位数据和电阻率数据是通过数据采集系统进行采集的，所述数据采集系统包括直流电法测线上用于信号数据检测的电极点、数据采集存储装置以及连接电极点和数据采集存储装置用于信号传输的线缆。
14、进一步地，所述自然电位曲线包括各电极所在空间位置的自然电位值，表示各电极所在位置处自然电位的大小；所述电阻率通过各电极在坝体内三维空间处的电压和电流值计算得出；所述电阻率剖面图通过高密度电法反演获得，表示坝体在垂向的电阻率分布情况。
15、进一步地，通过自然电位分布曲线和电阻率剖面图初步圈定疑似存在渗漏隐患区域所在平面位置的判断指标为：自然电位升高和电阻率降低。
16、进一步地，坝体内渗透率估算公式及推导过程如下：
17、多孔介质中的水流和电场耦合公式是基于电流密度和渗流速度服从onsager互易以满足正耗散的两个耦合本构方程的线性表达式。基于非平衡热力学的传统方法或体积评价方法，流动电流密度通过流动电流耦合系数与孔隙流体压力的梯度相关。该系数与覆盖在与孔隙水接触的矿物表面的双电层的化学参数z有关，孔隙水的流量和电流密度通过以下方程耦合：
18、
19、
20、
21、其中：j为总电流密度(am-2)；σ为电导率(sm-1)；l为电流耦合系数(m2v-1s-1)；k为渗透率(m2)；u为达西速度(ms-1)；p为孔隙流体压力(pa)；g为重力加速度(ms-2)；ρf为孔隙水的质量密度(kgm-3)；ηf为动态剪切粘度(pa s)；
22、maxwell方程组准静态极限下的电场为电势，流动电流密度忽略达西方程中的电渗透作用，将方程(1)简写成：
23、
24、其中为孔隙水中每单位孔体积的多余电荷，将方程(2)简写为：
25、
26、利用前一组本构方程得到源电流密度与流势耦合系数的表达式：
27、
28、电流密度在麦克斯韦方程的准静态极限内是保守的，结合式(4)，得到电势的泊松方程：
29、
30、其中体积电流密度源a通过以下公式得到：
31、
32、公式(8)表示电信号的第一种来源于流体流动的散度有关，第二种对应于孔隙空间中存在的单孔隙体积的多余电荷密度梯度的区域，因为渗透率和多余电荷密度都与多孔材料的比表面积有关，有水在多孔砂中的流动受达西定律支配(方程(5))；在孔隙水质量的连续性方程中插入达西定律，则在饱和条件下压力遵循经典的线性扩散方程：
33、
34、其中：m为比存储系数(s2m2kg-1)，t为时间；
35、描述盐输运的偏微分方程的扩散方程为：
36、
37、其中：c为盐浓度(moll-1)；为水动力弥散张量(m2s-1)；该张量的主对角分量dlii和非对角分量(交叉项)为：
38、
39、
40、其中：α1和α2是横向色散(m)；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种土石坝内部渗漏通道探查及渗透率估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的土石坝内部渗漏通道探查及渗透率估算方法，其特征在于，所述直流电测法线沿土石坝的轴线方向进行布置，检测范围能够覆盖整个土石坝，其布置方式包括但不限于直线布置。
3.根据权利要求1所述的土石坝内部渗漏通道探查及渗透率估算方法，其特征在于，各电极点的位置通过RTK(Real-time kinematic)测量仪、手持GPS测量仪或其他定位设备进行测量，通过记录各电极点的空间三维坐标用于电阻率数据的精确处理。
4.根据权利要求1所述的土石坝内部渗漏通道探查及渗透率估算方法，其特征在于，所述自然电位数据和电阻率数据是通过数据采集系统进行采集的，所述数据采集系统包括直流电法测线上用于信号数据检测的电极点、数据采集存储装置以及连接电极点和数据采集存储装置用于信号传输的线缆。
5.根据权利要求1所述的土石坝内部渗漏通道探查及渗透率估算方法，其特征在于，所述自然电位曲线包括各电极所在空间位置的自然电位值，表示各电极所在位置处自然电位的大小；所述电阻率通
6.根据权利要求1所述的土石坝内部渗漏通道探查及渗透率估算方法，其特征在于，通过自然电位分布曲线和电阻率剖面图初步圈定疑似存在渗漏隐患区域所在平面位置的判断指标为：自然电位升高和电阻率降低。
7.根据权利要求1所述的土石坝内部渗漏通道探查及渗透率估算方法，其特征在于，坝体内渗透率估算公式及推导过程如下：
...【技术特征摘要】
1.一种土石坝内部渗漏通道探查及渗透率估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的土石坝内部渗漏通道探查及渗透率估算方法，其特征在于，所述直流电测法线沿土石坝的轴线方向进行布置，检测范围能够覆盖整个土石坝，其布置方式包括但不限于直线布置。
3.根据权利要求1所述的土石坝内部渗漏通道探查及渗透率估算方法，其特征在于，各电极点的位置通过rtk(real-time kinematic)测量仪、手持gps测量仪或其他定位设备进行测量，通过记录各电极点的空间三维坐标用于电阻率数据的精确处理。
4.根据权利要求1所述的土石坝内部渗漏通道探查及渗透率估算方法，其特征在于，所述自然电位数据和电阻率数据是通过数据采集系统进行采集的，所述数据采集系统包括直流电法测线上用于信号数据检...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈兴海，岳明鑫，徐凯，魏瑶，
申请(专利权)人：安徽国科骄辉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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