[发明专利]基于三维层析成像的航道整治坝体内部侵蚀探测、监测与预警方法

说明书

本发明公开了一种基于三维层析成像的航道整治坝体内部侵蚀探测、监测与预警方法。该方法包括布设网状电势探测井、连接布设测量装置、测量待测区域自然电位、测量探测电极电压和电流、测量电势响应、进行探测区域三维非均质结构反演、实时探测与反馈等步骤。该方法利用电极孔测得的电阻率变化数据可以进行高效的非均质结构电阻率层析扫描，并通过实时反馈航道整治坝体内部侵蚀情况，提供坝体潜在危险预警，应用于内河航道整治建筑物维护管理。

技术领域

本发明涉及航道整治建筑物隐患勘探领域，具体涉及一种基于 三维层析成像的航道整治坝体内部侵蚀探测、监测与预警方法。

背景技术

内河航运由于低能耗、低污染和低成本的低碳优势，得到国家 较大重视，快速发展，其中坝体类航道整治建筑物，如丁坝、顺坝 等作为保障内河航道安全通畅的设施，有着不可替代的重要作用， 每年都有大量资金投入进行建设。但在山区特殊的地形和地质条件下，山区河流流速大、流态紊乱等特点，使得航道整治坝体在长期 的使用过程中很容易发生水毁现象，尤其内部侵蚀破坏，无法利用 传统方法进行探测，严重影响航道整治坝体的安全稳定，对内河航 运造成重大的影响。因此，对于内河航道整治坝体内部隐患的探测 在内河航道的运行管理中是不可或缺的重要环节。

然而，由于这些破坏往往发生在整治建筑坝体内部，且航道整 治建筑物的部分结构被沙土埋没或者被水淹没，难以采用直接观察 或表面探测的方式了解航道整治坝体内部的侵蚀情况,是一个亟待 解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于三维层析成像的航道整治坝体内 部侵蚀探测、监测与预警方法。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，基于三维层析 成像的航道整治坝体内部侵蚀探测、监测与预警方法，包括以下步 骤：

1)在航道整治坝体上选取探测区域，在探测区域钻取若干呈网 状分布的电势探井；钻取所述电势探井过程中采集不同深度的土样， 测量土体的孔隙度、电阻率、含水率和渗透系数，作为前期勘探数 据；

2)在每个所述电势探井内布设若干探测电极，若干探测电极沿 电势探井的长度方向间隔布设，将每个探测电极与探测装置连接； 其中，所述探测装置包括相互连接的电位探测仪器和放电电池箱；

3)采用所述电位探测仪器测量待测区域的自然电位值，并选定 零势点，将探测过程中放电的负极以及电势测量的负极统一连接至 零势点；

4)随机选取若干所述探测电极，放电电池箱依次对每个探测电 极进行试放电，电位探测仪器对其它探测电极上的电势进行探测； 试放电电压进行由低到高的调试，放电电压选值不超过电势测量量 程的80％；待一轮次试放电结束后，对每次放电条件测量电极的电势 响应进行统计，依据测量的电势值对下一轮放电电压进行调节；其 中，若测量的电势响应的最大值达到了电势测量量程的80％，或50％ 以上的测量电极都有电势响应，即选定本轮次的试放电电压为正式 探测的放电电压值；

5)根据放电、测量计划，所述放电电池箱依次对计划的探测电 极按正式探测的放电电压值进行放电，电位探测仪器检测其余探测 电极的电势响应，测量探测电极与零势点之间的电流值；

6)利用所述电位探测仪器采集到的测量数据，建立探测区域静 电场三维正、反分析模型，利用连续线性估计算法对探测区域进行 三维成像；

7)结合电阻率在地层中的三维分布规律，以及探测区域外的地 层参数与电阻率之间的对应关系，分析航道整治坝体三维结构反演 结果，并识别坝体内部侵蚀的位置及规模；

8)每隔一周开展一次航道整治坝体内部侵蚀探测，从而实现内 部侵蚀的监测，根据历次探测得到的内部侵蚀结构变化，对侵蚀位 置及规模的变化进行评估，进而对坝体失稳破坏进行预警。

进一步，步骤6)包括以下步骤：