堤防防渗墙质量无损检测试验研究最新进展
密度电法、地质雷达法、可控源音频大地电磁测深法（ＣＳＡＭＴ法）。井间检测的方法有：弹性波ＣＴ法、电磁波ＣＴ法。
上述所有的地面检测方法，分别对试验段中三种不同墙体进行检测，具体为：
①高密度多波列地震映像法：纵剖面长度１２００ｍ，点距１ｍ。②瞬态瑞雷面波法：纵剖面长度１２００ｍ，点距１ｍ。③垂直声波反射法：纵剖面长度１２００ｍ，点距０．５ｍ。④高密度电法：纵剖面长度１２００ｍ，横剖面６００ｍ，点距２ｍ。⑤地质雷达法：纵剖面长度１３５０ｍ，其中纵剖面１２００ｍ，横剖面１５０ｍ，点距０．２ｍ。⑥ＣＳＡＭＴ法：纵剖面长度１３４０ｍ，其中纵剖面１２００ｍ，横剖面１４０ｍ，点距４ｍ。
井中（间）检测方法分别在三种墙体中各布置一剖面。其中，深层搅拌水泥土墙中剖面共６个钻孔，振动切槽水泥砂浆墙中剖面共１１个钻孔，液压抓斗塑性混凝土墙中剖面共３个钻孔。
五、试验结果分析
通过对每种方法的研究及检测试验，发现应用效果好坏不一。以下对本次试验所用的各种方法检测效果进行简要的分析评价。
１．地质雷达法
本次试验
（１）从原理上讲，目前的地质雷达利用的是近场球面电磁波，其天线的探测范围是一个形似开口向下的圆锥体，接收信号是地下一定范围内物体的综合反映，由于防渗墙厚度较薄，旁侧的影响就会将目标体信号掩盖掉。
（２）从参数选取上看，由于防渗墙体较薄，探测分辨率要求较高，因而天线的中心频率要求较高，当选取天线的中心频率增大时，天线的体积也随之增大，对ＳＩＲ－１０Ｈ型探地雷达而言，１００ＭＨｚ天线的长度就为１ｍ，因此从天线大小来看，就难以满足防渗墙这种超薄层的探测。
（３）在防渗墙顶部都覆盖有０．２～０．５ｍ左右的泥土覆盖层，当天线在地表对其进行检测时，难以保证天线的中心正好位于防渗墙的顶部。
（４）接收信号虽然携带有目标体甚至小缺陷的信息，但由于目前缺乏有力的数据处理方法将它们分开，因此，难以判断所接收到的信号异常究竟是墙体及其内部缺陷引起的真异常还是墙体周围介质引起的假异常。
２ ．可控源音频大地电磁测深（ＣＳＡＭＴ）法
本次试验结果发现，运用ＣＳＡＭＴ法[2]检测防渗墙质量，对于墙体接头、墙身质量均匀性重大墙体质量缺陷及墙体深度的检测，方法可行，成果形象、直观、可靠，精度高（如图１～３），是一种有效的无损检测方法。该方法之所以成功，主要有以下原因：
（１）从原理上讲，该方法利用电磁波远场——平面波场，受地形及旁侧影响小，保证了在墙顶接收到的电磁信号是墙体及其内部缺陷而非其旁侧体的结果。
（２）与直流电阻率法相比，ＣＳＡＭＴ法使用的是交变电磁场，高阻屏蔽作用小，因而对高阻墙体中的低阻缺陷，具有很强的探测能力。
（３）该仪器接收观测的电分量和磁分量值时，已经进行了归一化，使得地形的影响大为削弱，从而保证了观测数据的质量。
（４）资料处理中使用本项目研究开发的“Ｋ”剖面法软件对ＣＳＡＭＴ法资料进行了再处理，大大改善了资料处理的效果。
（５）资料解释时，针对ＣＳＡＭＴ法中体效应的影响，通过查看原始曲线中的异常可将该影响缩小到０．５倍间距，极大地提高了资料的解释精度。
３．弹性波层析成像法
采用弹性波层析成像法检测防渗墙质量，可反映墙体介质分布的均匀性，速度成像结果与声波测试结果基本上一致。但本次试验结果发现，该方法对异常的精细检测却未达到预期效果，但这并不否定该方法原理上的先进性。
４．电磁波层析成像法
本次采用钻孔电磁波ＣＴ法，分别使用了１ｍ天线和２．５ｍ天线作对比，选用单频测量方式和扫频测量方式加以相互补充和检验，并针对不同地段选用不同的测量频率，对堤防防渗墙质量检测作了全面和系统的试验工作。但从试验结果看来，效果不佳，分析其主要原因如下：
（１）目前的电磁波法发射和接收均没有指向性，对很小的孔距和很薄的墙体而言，由于发射出来的是球面波，接收到的又是近场，旁侧影响严重干扰甚至完全掩盖了其在墙体中的传播信号，使接收到的电磁波信号幅值是墙体及其周围介质的综合反映。由于这些因素的存在，近距离检测薄墙出现吸收系数值上高下低与实际情况相矛盾的结果。因此，该方法目前虽然从原理上讲可行，但由于仪器及采集方法原因使数据采集质量下降，又没有有效的数据处理方法及软件，从而使得该方法检测效果不理想。
（２）与电磁波在高阻岩体中成功地找低阻相比，检测孔浅得多，因此受电缆波影响很大，干扰了沿墙体传播的电磁波信号。
５．垂直声波反射法和高密度多波列地震影像法
这两种方法在野外工作布置和资料分析上很相似，但各自的思路正好相反。垂直反射法求简，只记录反射纵波，波型成分单一；而高密度多波列则是求繁，尽可能地将所有波型记录下来，其成分复杂。两种方法都运用于堤防防渗墙质量检测，成果图像形象直观，并取得了相对较好的检测效果。
其原因在于两种方法从原理上都属弹性波范畴，检测条件是（界）面差异，具有较好物理条件，但是它们目前只能作为ＣＳＡＭＴ的辅助方法。因为，一是不能获取参数资料定量解释，二是还存在能量与分辨率相矛盾的因素，三是暂时还没有非常有效的针对这两种方法的数据处理与反演方法。
６．高密度电阻率法
本次试验结果发现，在堤防防渗墙质量无损检测工作中，该方法效果不佳，反演检测结果与实际情况相差很大，在目前情况下不宜采用，其原因如下：
《堤防防渗墙质量无损检测试验研究最新进展(第2页)》
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上述所有的地面检测方法，分别对试验段中三种不同墙体进行检测，具体为：
①高密度多波列地震映像法：纵剖面长度１２００ｍ，点距１ｍ。②瞬态瑞雷面波法：纵剖面长度１２００ｍ，点距１ｍ。③垂直声波反射法：纵剖面长度１２００ｍ，点距０．５ｍ。④高密度电法：纵剖面长度１２００ｍ，横剖面６００ｍ，点距２ｍ。⑤地质雷达法：纵剖面长度１３５０ｍ，其中纵剖面１２００ｍ，横剖面１５０ｍ，点距０．２ｍ。⑥ＣＳＡＭＴ法：纵剖面长度１３４０ｍ，其中纵剖面１２００ｍ，横剖面１４０ｍ，点距４ｍ。
井中（间）检测方法分别在三种墙体中各布置一剖面。其中，深层搅拌水泥土墙中剖面共６个钻孔，振动切槽水泥砂浆墙中剖面共１１个钻孔，液压抓斗塑性混凝土墙中剖面共３个钻孔。
五、试验结果分析
通过对每种方法的研究及检测试验，发现应用效果好坏不一。以下对本次试验所用的各种方法检测效果进行简要的分析评价。
１．地质雷达法
本次试验
结果发现，采用该方法检测目前难以对防渗墙质量作出合理的评价，它不能确定墙体的深度，对一定深度内的墙体质量引起的异常更难以判断，究其原因，主要有以下几点：
（１）从原理上讲，目前的地质雷达利用的是近场球面电磁波，其天线的探测范围是一个形似开口向下的圆锥体，接收信号是地下一定范围内物体的综合反映，由于防渗墙厚度较薄，旁侧的影响就会将目标体信号掩盖掉。
（２）从参数选取上看，由于防渗墙体较薄，探测分辨率要求较高，因而天线的中心频率要求较高，当选取天线的中心频率增大时，天线的体积也随之增大，对ＳＩＲ－１０Ｈ型探地雷达而言，１００ＭＨｚ天线的长度就为１ｍ，因此从天线大小来看，就难以满足防渗墙这种超薄层的探测。
（３）在防渗墙顶部都覆盖有０．２～０．５ｍ左右的泥土覆盖层，当天线在地表对其进行检测时，难以保证天线的中心正好位于防渗墙的顶部。
（４）接收信号虽然携带有目标体甚至小缺陷的信息，但由于目前缺乏有力的数据处理方法将它们分开，因此，难以判断所接收到的信号异常究竟是墙体及其内部缺陷引起的真异常还是墙体周围介质引起的假异常。
２ ．可控源音频大地电磁测深（ＣＳＡＭＴ）法
本次试验结果发现，运用ＣＳＡＭＴ法[2]检测防渗墙质量，对于墙体接头、墙身质量均匀性重大墙体质量缺陷及墙体深度的检测，方法可行，成果形象、直观、可靠，精度高（如图１～３），是一种有效的无损检测方法。该方法之所以成功，主要有以下原因：
（１）从原理上讲，该方法利用电磁波远场——平面波场，受地形及旁侧影响小，保证了在墙顶接收到的电磁信号是墙体及其内部缺陷而非其旁侧体的结果。
（２）与直流电阻率法相比，ＣＳＡＭＴ法使用的是交变电磁场，高阻屏蔽作用小，因而对高阻墙体中的低阻缺陷，具有很强的探测能力。
（３）该仪器接收观测的电分量和磁分量值时，已经进行了归一化，使得地形的影响大为削弱，从而保证了观测数据的质量。
（４）资料处理中使用本项目研究开发的“Ｋ”剖面法软件对ＣＳＡＭＴ法资料进行了再处理，大大改善了资料处理的效果。
（５）资料解释时，针对ＣＳＡＭＴ法中体效应的影响，通过查看原始曲线中的异常可将该影响缩小到０．５倍间距，极大地提高了资料的解释精度。
３．弹性波层析成像法
采用弹性波层析成像法检测防渗墙质量，可反映墙体介质分布的均匀性，速度成像结果与声波测试结果基本上一致。但本次试验结果发现，该方法对异常的精细检测却未达到预期效果，但这并不否定该方法原理上的先进性。
４．电磁波层析成像法
本次采用钻孔电磁波ＣＴ法，分别使用了１ｍ天线和２．５ｍ天线作对比，选用单频测量方式和扫频测量方式加以相互补充和检验，并针对不同地段选用不同的测量频率，对堤防防渗墙质量检测作了全面和系统的试验工作。但从试验结果看来，效果不佳，分析其主要原因如下：
（１）目前的电磁波法发射和接收均没有指向性，对很小的孔距和很薄的墙体而言，由于发射出来的是球面波，接收到的又是近场，旁侧影响严重干扰甚至完全掩盖了其在墙体中的传播信号，使接收到的电磁波信号幅值是墙体及其周围介质的综合反映。由于这些因素的存在，近距离检测薄墙出现吸收系数值上高下低与实际情况相矛盾的结果。因此，该方法目前虽然从原理上讲可行，但由于仪器及采集方法原因使数据采集质量下降，又没有有效的数据处理方法及软件，从而使得该方法检测效果不理想。
（２）与电磁波在高阻岩体中成功地找低阻相比，检测孔浅得多，因此受电缆波影响很大，干扰了沿墙体传播的电磁波信号。
５．垂直声波反射法和高密度多波列地震影像法
这两种方法在野外工作布置和资料分析上很相似，但各自的思路正好相反。垂直反射法求简，只记录反射纵波，波型成分单一；而高密度多波列则是求繁，尽可能地将所有波型记录下来，其成分复杂。两种方法都运用于堤防防渗墙质量检测，成果图像形象直观，并取得了相对较好的检测效果。
其原因在于两种方法从原理上都属弹性波范畴，检测条件是（界）面差异，具有较好物理条件，但是它们目前只能作为ＣＳＡＭＴ的辅助方法。因为，一是不能获取参数资料定量解释，二是还存在能量与分辨率相矛盾的因素，三是暂时还没有非常有效的针对这两种方法的数据处理与反演方法。
６．高密度电阻率法
本次试验结果发现，在堤防防渗墙质量无损检测工作中，该方法效果不佳，反演检测结果与实际情况相差很大，在目前情况下不宜采用，其原因如下：
《堤防防渗墙质量无损检测试验研究最新进展(第2页)》
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