[发明专利]一种堤坝稳定性的无损探测方法

说明书

本发明涉及堤坝稳定性评价领域，具体涉及一种堤坝稳定性的无损探测方法，包括如下步骤：(1)对待测定的堤坝，沿堤坝水平长度方向确定N个横剖面的位置，其中N为正整数；(2)确定堤坝各横剖面视电阻率的平均值；(3)确定坝体材料视电阻率与含水率的变化关系；(4)确定堤坝横剖面平均含水率及其统计特征参数；(5)确定堤坝潜在溃坝部位以及溃坝风险的大小。该方法可以在某种程度上克服传统堤坝预测评价方法存在的不足和局限性，在堤坝稳定性评价与监测预警领域具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及堤坝稳定性评价领域，具体涉及一种堤坝稳定性的无损探测方法。

背景技术

我国筑坝历史悠久，特别是新中国成立以来，更是产生了多次筑坝建库高潮。然而，我国于20世纪50-70年代建设和加固了大量的河提与大坝，且以土石堤坝居多，寿命约为50年。且大坝普遍存在标准偏低、施工质量不高等问题，又经过三五十年的运行，水库设施普遍老化，许多堤坝出现坝体渗水、裂缝等老化特征，这些具有变形、裂缝等老化特征的堤坝不仅不能正常发挥水利工程效益，而且成为安全度汛的薄弱环节和心腹之患，严重影响库区人民生命财产、基础设施和生态环境的安全，制约当地经济社会的可持续发展，因此必须及时准确、快速地对这些堤坝渗透稳定性进行应急检测，探测出大坝内部存在隐患的具体位置、范围、深度等，并据此采取相应的加固抢险措施，尽可能减小堤坝破坏或溃坝损失。

目前国内外常用的堤坝病险隐患检测方法主要为水力梯度法、钻孔取芯法以及地质雷达探测法：1)水力梯度法。该方法主要根据坝基地层结构与地形地貌条件，初步判定可能产生渗透变形的地段，并根据颗粒分析资料绘制土粒累计曲线，并计算出不均匀系数和细颗粒的百分含量，并进一步判定可能发生的渗透破坏类型(如管涌，流土)，进而根据流网法确定坝基各点(主要是下游坝脚处)的实际水力梯度，并根据临界水力梯度与孔隙率及不均匀系数之间的关系式确定其临界水力梯度，依据堤坝实际水力梯度与临界水力梯度的关系判定其是否会发生渗透变形，进而判定堤坝稳定性。然而该方法需要在坝体内部布置测压管测定监测区域的渗流场，并根据等水位线绘制流网，其实验结果易受监测仪器的影响而产生误差，且该方法监测成本过高，此外测压管的布设会使坝体产生结构损伤，不利于堤坝的稳定性。2)钻孔取芯法是采用钻孔方法在坝体结构上连续钻孔取芯，然后通过室内测试芯样的单轴抗压强度、渗透系数及均匀情况和完整性，并根据室内试验结果评价堤坝稳定性。然而由于设备等因素的限制，尽管取芯可达到深层，但由于坝体的不均匀性，在取样过程中堤坝土材料极易产生破碎，因此检测结果很难保证其真实性。此外钻探使本己处于病险状态的堤坝再次遭受损伤，而且存在时间长、费用高等缺点。3)地质雷达探测法是利用高频电磁波束来探测有耗介质中目标体，以宽频带、短脉冲的电磁波形式发射天线射入坝体，经坝体的电磁性差异反射回来，被另一天线所接收，通过分析接收的信号，进而探测堤坝的隐患点。然而由于堤坝介质特性具有多样性和不确定性，对于土介质，堤坝填筑土的土质不同，其介质特性不同，即使同一类土，土的级配、碾压程度都会对介质特性产生重大影响；对于水介质，水的成分、土体含水率、饱和度都将影响到土介质特性，特别是土体的含水率还随时间而变化，这些因素都将影响探测结果的准确性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种堤坝溃堤位置稳定性无损探测及灾害预测方法，该方法可以在某种程度上克服传统堤坝预测评价方法存在的不足和局限性，在堤坝稳定性评价与监测预警领域具有重要的应用价值。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种堤坝稳定性的无损探测方法，包括如下步骤：

(1)对待测定的堤坝，沿堤坝水平长度方向确定N个横剖面的位置，其中N为正整数；

(2)确定堤坝各横剖面视电阻率的平均值；

(3)确定坝体材料视电阻率与含水率的变化关系；

(4)确定堤坝横剖面平均含水率及其统计特征参数；

(5)确定堤坝潜在溃坝部位以及溃坝风险的大小。