广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司 广西南宁 530023
摘要：某水库安全鉴定阶段需要了解溢洪道底板淘空情况，本文简要表述利用单道垂直反射波勘探方法，通过测试底板反射信号主频分布情况，分析圈定溢洪道底板淘刷情况，为整体评价溢洪道提供帮助。
关键词：安全鉴定；溢洪道；垂直反射波
1 概述
某水库规划为农村人饮的重要供水水源，是某乡境内唯一一座小（1）型水库。水库枢纽由挡水工程、泄洪工程及供水工程等组成，设计年供水量为310万m3。工程区位于杨子地台之次级构造黔中台南向斜与华南地槽系之次级构造右江地槽的结合部南侧，处于云贵高原向广西中部中低山、丘陵过渡的部位。地形上总体为北高南低。测区位于乐业“S”型背斜北端的西部。距离测区最近的大断层为乐业“S”型断层，为区域性的压扭性的正断层，近南北走向，倾向南东，倾角60°～80°。水库溢洪道基础主要为强风化砂岩、泥岩及漂石。溢洪道现存在的主要问题是底板局部位置混凝土有剥蚀、开裂，裂缝修补材料老化脱落，底板混凝土局部有淘空现象，局部淘蚀严重。根据上述条件，采用单道垂直反射波法在溢洪道范围内进行勘探，圈定溢洪道淘空位置。
2 技术方法
（垂直）反射波测试法是利用地震波的反射原理进行探测的勘探方法，是反射法中的一种特殊形式，它以极小偏移距（发射与接收间的距离趋于零，一般为5cm）的方式在混凝土表面（即溢洪道面板）激发地震波脉冲信号，当溢洪道面板中存在剥离、掏空时，会引起波阻抗变化，产生的反射信号被安装在测试点上的检波器接收，由仪器自动记录反射波信号，根据发射信息中的振幅（能量）、频率和相位等变化特征进行综合分析，判断溢洪道面板底部是否剥离、淘空。反射波资料处理：就是对反射波信号的振幅（能量）和振动频率（周期）进行分析。
3 测试成果分析
工区溢洪道为不规则弯状，设计为分级跌水，为了外业及解译工作的方便，将溢洪道分为若干个小板块开展工作。在实际开展外业检测工作中，由于溢洪道局部地段为粘土或存在塌陷或存在堆石未能开展相关检测工作，因此实际检测面积小于溢洪道面积。以下选取典型板块进行定性分析。
①号底板呈不规则漏斗状，整体上稍有弯曲，由于淘蚀，局部混凝土板块出现开裂甚至塌陷。根据垂直反射波检测结果表明，①号底板大部分已经剥离，相当部分存在掏空，具体如下：
（1）、淘空区（即深红色区）主要分布范围为：Y=0～6m，X=2～7m；Y=0～2m，X=24～26m；Y=6～8m，X=21～25m；Y=10～34m，X=0～25m；Y=35～38m，X=16～20m。其中Y=10～34m，X=0～25m区域范围较大，掏空区呈片分布且形状不规则，其他掏空呈分散状分布。从现场观察，沿着右墙Y=0～10m，X=24～26m范围存在积水，不排除小范围内的低主频值受到干扰。
（2）、剥离区（即深黄色区）分布范围较广，在Y=0～10m，X=0～26m区域大部分底板剥离，未剥离部分零星分散且面积较小。区域为Y=10～15m，X=0～6m；Y=12～35m，X=11～22m；Y=18～29m，X=2～9m；Y=41～46m，X=19～21m；Y=46～47m，X=12～17m均存在剥离区且形状不一。其中Y=12～35m，X=11～22m范围内剥离区呈不规则环状或不规则条带状展布，面积较大。在该底板塌陷区周围进行检测时，检测点与塌陷边界存在一定距离，因此塌陷区周围局部显示底板未剥离。
④号底板形状相对规则，根据主频等值线图分析，得出如下结果：
（1）、淘空区（即深红色区）主要分布范围为：Y=0m，X=2～3m；Y=0.5～1.5m，X=7.5～8.5m；Y=7m，X=4m；Y=10m，X=4m。
（2）、剥离区（即深黄色区）主要分布范围为：Y=0～1m，X=1.5～5m；Y=0～2m，X=6.5～9m；Y=4～5m，X=2～3m；Y=3～4.5m，X=4～6.5m；Y=6～12m，X=2～8m；Y=8～10m，X=0～0.5m；Y=10～12m，X=0～1.5m；Y=9～12m，X=8～9m；其中Y=6～12m，X=2～8m区域剥离区呈不规则分布。
⑤号底板大致呈矩形，分析其主频等值线图得出如下结果：
（1）、淘空区（即深红色区）主要分布范围为：Y=5m，X=1m；Y=6m，X=9m；Y=12.2～13.6m，X=3.5～7m。
（2）、剥离区（即深黄色区）主要分布范围为：Y=0～3m，X=5～9m；Y=3～5.5m，X=0.5～4.5m；Y=5.5～8m，X=8～9m；Y=10～14m，X=0～9m；剥离区形状呈不规则分布，
根据反射波检测分析成果，采用风钻手段对各个面板的异常进行了验证。在本文分析的①号底板、④号底板和⑤号底板等三个典型底板中，①号底板分布有风钻FK1-1、FK1-2、FK1-3三个孔，④号底板分布有FK4-1、FK4-2、 FK4-3、FK4-4四个孔，⑤号底板分布有FK5-1、FK5-2、FK5-3和FK5-4共四个风钻孔。风钻揭示结果如下：
表1 风钻情况与检测结果对比表
由上表可见，反射波检测在经过11个验证孔后，直观可见的混凝土底板淘空或剥离的孔达8个，说明垂直反射波在混凝土底板淘空的检测是有效的。其中有三个风钻孔揭示与检测结果相左，分析原因，认为在打风钻时候，没有往风钻孔注水，观测孔中水位下降情况。在一些剥离区，由于剥离裂隙较小，肉眼无法直接分辨，可能会出现误判的情况。
4 结语
水库除险加固过程中，溢洪道评价是重要的一环。随着使用年限的增加，溢洪道在年久溢洪过程中底板可能会出现淘空、淘蚀等不良地质情况，如果依靠钻孔去揭露这种不良现象，其成本、工期等多方面不具有优势，且无法形成溢洪道面上的总体评价。
单道垂直反射波法具有工作效率高、成本低且无损伤等优点，针对底板的检测具有独有的优势，根据笔者多个水库项目溢洪道底板检测工作经历，单道垂直反射波的检测淘空、淘蚀等缺陷准确率奇高，是该子项工作不可多得的检测方法。
参考文献：
[1]广西水利电力勘测设计研究院.广西乐业县山洲水库扩容工程物探报告。南宁：广西水利电力勘测设计研究院，2019.
作者简介：黄杰炯（1989-），男，汉族 广西桂平人，工程师，本科，主要从事水利工程勘察工作。