[发明专利]基于电刺激的三维层析成像堤坝隐伏渗漏通道扫描方法

说明书

本发明公开了基于电刺激的三维层析成像堤坝隐伏渗漏通道扫描方法，包括以下步骤：步骤1，对探测的区域进行合理的选择，合理布置探井，并在该区域的地表和地下布设探测电极；步骤2，连接探测装置、放电装置、电极，对待测区域进行放电，收集电信号响应；步骤3，对收集的电信号进行处理，并进行正演和反演，达到精度后对反演结果进行分析，得到地层的含水层和渗漏通道的信息，并绘制地层信息的图像实现地层的精确层析扫描。本方法对于一般的探测方法具有探测周期短，反演结果快，精度高等优点，对含水层和渗透通道的效果显著，值得大范围推广使用。

技术领域

本发明涉及地层岩性、地质构造地球物理勘探领域，具体涉及对于堤坝电刺激下的渗漏通道的三维层析成像的精准探测。

背景技术

我国堤坝数量众多，然而由于修建时间较长，加之以往技术不够成熟，致使我国有90％的堤坝工程都存在渗漏的问题，其中有30％渗漏较为严重。当水位上升时，水流跟着坝基或者山体的缝隙渗漏，导致水流的损失，致使堤坝部分或者全部失效，据调查，众多的大坝失事事件都和渗漏有着密切的联系。在汛期水位较高时，一些堤坝的极易发生管涌、流土、接触冲刷、接触流失等渗透破坏问题，时刻危及着人们的生命财产安全。虽然找到渗漏通道就可以较为有效的治理渗漏的问题，但是渗漏通道具有极其隐蔽的性质，想找到渗漏通道具有相当大的难度。

现存的探测渗漏通道的方法主要有温度示踪法，电磁波法和同位素示踪法等。这些方法都是通过一些手段间接的掌握渗漏通道的位置，如温度示踪法是通过探测温度的细微变化以此来计算和推测渗漏的位置和水流流速流向等信息。但是这些方法都易于受到各种外部和内部条件的干扰，如地层的非均质性，而且都达不到较高的精度要求。

三维层析扫描是近年来兴起的一种有效的刻画地层三维非均质构造的探测手段，刻画含水介质水力参数三维空间分布的创新方法。也是现在工程界备受关注的方法之一，它将医学的层析原理整合到地层的探测和扫描中来，水力层析利用外界的刺激来得到地层的响应信息，通过正、反演。以此得到精确的地层的信息。贝叶斯统计学的模型是将先验参数看成空间相关的随机场，用均值和协方差描述它们的空间分布规律和不确定性。当吸收水力层析扫描观测后，可以更新得到后验均值和协方差。这类模型有足够的自由度吸收大量的水力层析扫描数据。

因此，有必要研发一种基于三维层析扫描的堤坝隐伏渗漏探测方法。

发明内容

本发明的目的是提供基于电刺激的三维层析成像堤坝隐伏渗漏通道扫描方法。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，基于电刺激的三维层析成像堤坝隐伏渗漏通道扫描方法，包括以下步骤：

1)选取探测区域，在探测区域钻取若干电势探井，若干电势探井呈网状分布；钻取所述电势探井时，采集到不同深度的土样，对土样进行室内的通电后的土体电阻率测量，并对土样的含水率、渗透系数进行测量；

2)每个所述电势探井内布设若干探测电极Ⅰ，若干探测电极Ⅰ沿电势探井的深度方向间隔布设；所述探测区域的地表布设若干探测电极Ⅱ，所有探测电极Ⅰ、探测电极Ⅱ与探测装置连接；

3)采用所述探测装置测量探测区域的自然电位，自然电位用于对以后测得的电信号数据进行修正；

4)所述探测装置与放电装置连接，并在探测装置内设计放电程序和接收程序；

5)启动所述探测装置，探测装置通过放电程序对若干探测电极Ⅰ和探测电极Ⅱ进行重复且有序的放电，通过接收程序对探测电极Ⅰ和探测电极Ⅱ的电刺激响应进行接收和存储；

6)根据所述电刺激响应的信息建立探测区域的三维地质正分析模型和反演分析模型，利用连续线性估计算法融合电刺激作用下获得的电势响应数据，进行探测区域地层三维结构反演；