GPR 勘测绘制大坝溢洪道下的空隙
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GPR 勘测绘制大坝溢洪道下的空隙

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溢洪道是“一种用于从下游的大坝或堤坝中控制水释放的结构,通常流入大坝河流本身的河床”(维基百科,见上图)。 这些结构承受不同程度的水流磨损,因此必须定期检查结构的完整性和安全性。

KGS Group 总部位于加拿大马尼托巴省,提供溢洪道检查以及其他工程检查服务。 最近为曼尼托巴省一位大坝所有者完成的一项检查项目涉及对溢洪道的调查,以评估今年早些时候创纪录的洪水后的结构状况。 检查的目的是寻找可能影响结构性能和安全的问题,并确定哪些问题需要作为修复计划的一部分加以解决。

作为此次调查的一部分,完成了溢洪道溜槽的 GPR 调查,以确定潜在的空隙; 溢洪道混凝土板下方的排水层中可能有颗粒材料损失的区域(见 图1).

图1
溢洪道坡度。 混凝土板中可见的接缝是水可以渗透并冲走支撑颗粒材料的区域。

使用带有外部 GPS 定位的 NOGGIN® 500 GPR 系统在溢洪道斜坡上收集 GPR 数据(图2).

图2
NOGGIN® 500 SmartCart 用于溢洪道检查调查。 添加了一个外部 GPS 来定位 GPR 数据。

在溢洪道的 X 和 Y 方向上收集了一个大约 30 米 x 70 米(2100 平方米)的网格。 总共收集了大约 2,500 米的数据,每 2 厘米采样一次,溢洪道上共有 125,000 个独特的采样点。 使用外部 GPS 进行定位; 探地雷达测线的路径显示在 图3.

图3
Google 地球图像显示了溢洪道上 NOGGIN® 500 GPR 管线的位置。

使用 EKKO_Project 将数据处理成深度切片TM SliceView-Lines 模块。 在混凝土板下方的 35-40 cm 处的深度切片显示出高振幅反射,主要位于混凝土接缝附近和沿线(图4).

图4
混凝土板表面以下 35-40 厘米处的深度切片显示高振幅红色反射器。 有些可能与接缝的结构有关(见图 1),但有些远离接缝,被解释为板下可能存在的空隙。

其中一些反应的原因被认为是接缝的结构,与混凝土板的中间相比,接缝处的结构不同(图5)。 对远离关节的其他高振幅反射进行了更详细的分析,以尝试了解导致它们的原因。 图5 显示了具有高振幅响应的横截面,该横截面被解释为混凝土板下方可能存在的空隙。 溢洪道中的空隙通常是由水渗入混凝土下方并冲走颗粒状材料而形成的。

图5
穿过混凝土板和 2 个接缝的 GPR 线显示了板的结构; 原始数据(上)和解释数据(下)。 在 35 到 40 厘米的深度和从 35 到 40 米的水平位置,与接缝相邻,可以看到高幅度响应,表明混凝土板底部的反射率发生了变化。 这种类型的响应与无效是一致的。 像这样的区域成为核心验证解释的目标。

根据 GPR 深度切片和横截面,为岩土取芯计划和目视检查确定了横跨溢洪道的 10 个位置。 取芯当天,再次使用 NOGGIN® 500 系统,这次是在每个建议取芯位置周围收集较小的网格,以避免取芯穿过混凝土板中的钢筋(图6).

图6
在每个取芯位置收集较小的网格以映射钢筋,因此在对混凝土板进行取芯时可以避免它们。

大多数岩心用于检查接头的结构,但有两个是专门针对高振幅 GPR 响应而钻孔的(图7).

图7
与图 5 相同的图像,但显示了 10 个核心的位置(黑点)。 显示了专门针对高振幅 GPR 响应钻探的 2 个岩心的结果。

对溢洪道的 GPR 调查被证明是非常成功的。 在 GPR 异常上钻出的两个岩心都被证实是溢洪道板下方的问题区域:

1. 一个看起来大约 5 米宽的 5 厘米空隙需要修复,并且
2. 积水区域,由于冰层,意味着楼板下的排水毯需要改进。

目前,KGS 集团仍处于项目的详细设计阶段,并将制定修复计划和措施,以防止进一步和未来形成空洞。

故事由加拿大温尼伯 KGS 集团的 Jonathan McInnis 提供。

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