在水利工程領(lǐng)域，大壩的安全評(píng)估與勘測是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。物探手段在大壩勘測中的主要作用是查明堤壩、邊坡范圍內(nèi)的地層分布、成因及性質(zhì)，了解各巖土層的結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)性質(zhì)，計(jì)算巖土物理力學(xué)參數(shù)值，為查明場地邊坡的工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)條件，評(píng)估堤壩、邊坡完整性和穩(wěn)定性提供依據(jù)，常用的方法包括多道瞬態(tài)面波分析(MASW)法，高密度電阻率法，探地雷達(dá)等。
大壩勘測所需的物探手段應(yīng)具有準(zhǔn)確，快速，無損，受地形影響小等特點(diǎn)，，其性能各有短長。探地雷達(dá)法分辨率高，但測深較淺；高密度電法儀可以根據(jù)需求來側(cè)重測深或分辨率來進(jìn)行布設(shè)，但要求電極需與地面良好耦合，對(duì)非土質(zhì)大壩不太友好，且受地下水位影響；多道瞬態(tài)面波(MASW)法探測成果為20m左右深度的S波速度結(jié)構(gòu)，具有較高的分辨率，對(duì)地下水也不敏感，但傳統(tǒng)的MASW方法每個(gè)排列一次只能產(chǎn)出一個(gè)一維深度-橫波速度曲線，更換排列需要重新布設(shè)，施工效率較低。
隨著科技的發(fā)展，OYO公司完善了CMPCC（CMP cross-correlation，共中心點(diǎn)道集互相關(guān)）計(jì)算方法，將主動(dòng)源面波手段從每個(gè)排列一次只能產(chǎn)出一個(gè)一維深度-橫波速度曲線，升級(jí)為排列不動(dòng)便可產(chǎn)出整個(gè)排列的二維深度-橫波速度剖面，同時(shí)利用相鄰炮點(diǎn)疊加的優(yōu)勢(shì)，提高了數(shù)據(jù)橫向分辨率和信噪比，大大提高了工作效率和數(shù)據(jù)精度。本文將結(jié)合具體案例，詳細(xì)闡述McSEIS-SW設(shè)備CMPCC方法的三大優(yōu)點(diǎn)：效率、準(zhǔn)確以及適合大壩邊坡測量。
一、案例背景
2024年7月，某水利研究院與歐美大地公司合作，對(duì)某攔洪壩和防洪堤進(jìn)行了安全評(píng)價(jià)工作。在此次評(píng)價(jià)中，科研團(tuán)隊(duì)采用了McSEIS-SW高精度表面波儀，運(yùn)用主動(dòng)源面波CMPCC方法對(duì)大壩進(jìn)行了無損檢測。檢測范圍涵蓋了攔洪壩的壩頂、上游壩坡、下游壩坡以及防洪堤的堤頂軸線，共設(shè)置了7個(gè)測段，合計(jì)測線長度達(dá)到770米。
二、McSEIS-SW設(shè)備CMPCC方法的優(yōu)點(diǎn)
1. 效率性
傳統(tǒng)的MASW（多道分析面波）方法每敲一錘只能獲得整個(gè)24道排列中間點(diǎn)的橫波分布，為了獲取整個(gè)排列的數(shù)據(jù)，需要移動(dòng)排列24次，這無疑增加了工作量和時(shí)間成本。而McSEIS-SW設(shè)備采用的CMPCC（連續(xù)多點(diǎn)激震采集）方法則全然不同。在CMPCC方法中，檢測人員只需手持大錘在24個(gè)檢波器之間依次進(jìn)行25次錘擊（首尾兩次距離測線端點(diǎn)各1m，中間23次依次在兩檢波器中間激發(fā)），即可獲取整個(gè)排列的二維橫波剖面。這種方法無需移動(dòng)排列，大大提高了檢測效率，縮短了工期。
2. 準(zhǔn)確性
在數(shù)據(jù)處理方面，CMPCC方法同樣表現(xiàn)出色。它利用相鄰炮點(diǎn)疊加的優(yōu)勢(shì)，提高了數(shù)據(jù)的橫向分辨率和信噪比。這意味著CMPCC方法能夠更準(zhǔn)確地反映大壩內(nèi)部的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，為科研人員提供更可靠的數(shù)據(jù)支持。在本案例中，通過CMPCC方法獲得的地層剖面圖清晰地展示了攔洪壩和防洪堤的縱向結(jié)構(gòu)，且未發(fā)現(xiàn)異常構(gòu)造，這充分證明了CMPCC方法的準(zhǔn)確性。
3. 適合大壩邊坡測量
大壩尤其是坡面具有一定的斜度，這對(duì)于地質(zhì)雷達(dá)等方法來說是不友好的。此外，對(duì)于非土壩，如混凝土或石砌大壩，由于表面無法插入電極或檢波器，高密度電法等方法也無法適用。然而，CMPCC主動(dòng)源面波方法卻能夠很好地解決這些問題。通過使用沙袋對(duì)檢波器進(jìn)行固定，雖然會(huì)損失一部分高頻信息，但CMPCC方法仍然能夠準(zhǔn)確地完成測量任務(wù)。在本案例中，科研團(tuán)隊(duì)成功地在攔洪壩的上游壩坡、下游壩坡以及防洪堤的堤頂軸線上進(jìn)行了測量，獲得了寶貴的地質(zhì)數(shù)據(jù)。
（a）攔洪壩頂 （b）攔洪壩上游
（c）攔洪壩下游 （d）間冷塔防洪堤頂
三、案例總結(jié)
通過本次案例，我們深刻體會(huì)到了McSEIS-SW設(shè)備CMPCC方法在大壩勘測中的優(yōu)越性。它不僅提高了檢測效率，縮短了工期，還提供了更準(zhǔn)確、更可靠的地質(zhì)數(shù)據(jù)。此外，CMPCC方法還突破了傳統(tǒng)勘測方法在地形和壩體材料方面的限制，為大壩勘測提供了新的思路和解決方案。
綜上所述，McSEIS-SW設(shè)備CMPCC方法在大壩勘測中具有廣泛的應(yīng)用前景和重要的實(shí)踐價(jià)值。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善，相信CMPCC方法將在水利工程領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。
