幾個世紀以來，大壩一直是人類文明發(fā)展的一個重要組成部分，并且大多具有安靜且高效的特點，因而被廣泛使用。
大壩通常是復(fù)合體結(jié)構(gòu)，具有復(fù)雜的所屬權(quán)，因此要在不同的監(jiān)管部門監(jiān)督下運行。大壩安全的目標是避免大壩潰壩，與災(zāi)難性潰壩的潛在成本相比，定期檢查和后來的巖土工程檢測的成本則微乎其微。
大壩安全和維護
大壩的預(yù)期壽命通常是以幾十年或幾百年來計算的，在這期間會發(fā)生許多影響其安全工作的事件。漸進和突然的變化可能會使大壩超出其設(shè)計極限，在最壞的情況下可能會導(dǎo)致完全潰壩。
常規(guī)的維護和檢查可以發(fā)現(xiàn)潛在的問題，是進行更深入的檢測的前提，包括巖土工程方法。巖土工程師、土木工程師、水文學(xué)家和水文地質(zhì)學(xué)家現(xiàn)在有一系列的調(diào)查手段可以使用，其中許多設(shè)備在大壩建成時是沒有的。
除了從日常監(jiān)測和檢查中發(fā)現(xiàn)的潛在危險而進行的進一步檢測外，還有許多其他原因需要進行巖土工程評估。時間較久的大壩可能很少或沒有數(shù)據(jù)，進一步檢測是建議修復(fù)的前提條件。在一個事故發(fā)生后，或在風(fēng)險評估中，可能會發(fā)現(xiàn)需要未檢測的數(shù)據(jù)。負荷改變或當?shù)仫L(fēng)險因素的增加，以及氣候變化或地震造成的影響，也需要對巖土工程測試。由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以添加到大壩的穩(wěn)定性、水文和水力特性的評估中。
大壩故障種類
大壩潰壩可以定義為大壩或其地基的部分坍塌或移動，從而使大壩不能存水，避免大壩潰壩是任何大壩安全性的首要目的。通過了解和分析大壩的潛在風(fēng)險，可以采取相應(yīng)的措施來改善。潛在故障種類分析（PFMA）是一個常用的方法。PFMA的優(yōu)勢包括對監(jiān)測計劃的改進，確定以前未考慮的故障種類，確定由于誤操作或人為因素造成的潛在故障種類，以及確定分析潛在故障種類所需的額外參數(shù)。
最常見的故障種類是垮壩，當水位超過大壩頂部時就會發(fā)生，這可能是大壩完全潰壩的前兆。由于過度的降雨、洪水以及風(fēng)浪造成的影響，水位會超過設(shè)計極限。溢洪道設(shè)計不足或維護問題，如堵塞，也可能導(dǎo)致垮壩。
對于堤壩來說，一個常見的故障種類是由于滲漏。這可能發(fā)生在大壩結(jié)構(gòu)的下面，由于侵蝕（漏孔）或由于水壓抬升而造成的。漏孔也可能由建筑材料的反向侵蝕透過堤壩的主體形成。如果由于水壓的作用，在本應(yīng)不透水的材料中發(fā)生滲流，也會引發(fā)水力斷裂情況。
對于所有的大壩來說，由于設(shè)計不周、使用不合格的材料、工藝不良或缺乏監(jiān)督和維護而造成結(jié)構(gòu)性破壞都是災(zāi)難性的。結(jié)構(gòu)性破壞也可能發(fā)生在正常的操作過程中，但更有可能是由特定的情況造成的，如洪水、風(fēng)暴或地震。隨著大壩的老化，沉降和材料的逐漸老化都會增加結(jié)構(gòu)性破壞的風(fēng)險。
美國大壩改進和修復(fù)計劃
在美國，為大壩安全改進和修復(fù)尋求資金的大壩所有者首先聯(lián)系州政府的大壩安全辦公室尋求建議。州大壩安全官員協(xié)會（ASDSO）也提供關(guān)于資金的信息和指導(dǎo)。
美國有90,000座大壩，平均年齡為60年，聯(lián)邦援助修復(fù)的建議已被采納，并通過兩黨基礎(chǔ)設(shè)施法提供資金。該方案在5年內(nèi)預(yù)計撥款1.2萬億美元，但用于大壩的金額仍不清楚，而撥款可能是以項目為基礎(chǔ)的。ASDSO估計，國家非聯(lián)邦大壩的修復(fù)費用為760億美元。在未來的50年里，聯(lián)邦應(yīng)急管理署（FEMA）將通過兩黨基礎(chǔ)設(shè)施法向各州和地區(qū)提供7.33億美元的大壩安全補助金，以加強大壩安全，修復(fù)或拆除老化的大壩。
通過聯(lián)邦緊急事務(wù)管理局管理的高危險性大壩修復(fù)計劃（HHPDR），向各州持續(xù)分配撥款。"高危險性"是對任何大壩的分類標準，其故障或誤操作將導(dǎo)致人命和重大的財產(chǎn)損失。該計劃以撥款的形式提供技術(shù)、規(guī)劃、設(shè)計和施工資助，用于修復(fù)符合條件的高危大壩，2022年計劃發(fā)放2200萬美元。
大壩安全集團（DSG）匯集了一批成員公司，包括原始設(shè)備制造商和服務(wù)承包商，非常適合使用成熟的地球物理技術(shù)、服務(wù)和產(chǎn)品進行大壩現(xiàn)場調(diào)查和監(jiān)測，以及通過地震預(yù)警和評估系統(tǒng)進行地震監(jiān)測。Robertson Geo作為DSG成員，為大壩安全評估提供全套的井下測試服務(wù)。
大壩現(xiàn)場檢測和監(jiān)測
大壩現(xiàn)場地球物理和巖土工程條件的評估對新的或現(xiàn)有的大壩的安全要求至關(guān)重要。
美國土木工程師協(xié)會（ASCE）已經(jīng)確定了超過2000個高風(fēng)險的美國大壩，并認為需要投資450億美元用于維修、更換、拆除和檢查。還有許多其他需要補救的工作，但不被認為是高危的。
Robertson Geo的技術(shù)可提供準確地層數(shù)據(jù)，這對大壩項目的規(guī)劃、建設(shè)、監(jiān)測和修復(fù)至關(guān)重要。地面和井內(nèi)設(shè)備可以提供從最初地層條件到大壩運行過程中不斷變化的數(shù)據(jù)。
從小型堤壩到大型對接式拱壩，RG提供完整的測井服務(wù)、系統(tǒng)銷售和租賃。歐美大地可為國內(nèi)用戶提供RG從深層系統(tǒng)到專業(yè)水上系統(tǒng)和小型便攜式系統(tǒng)。
電纜測井對大壩安全監(jiān)測的重要性
在全球范圍內(nèi)，大多數(shù)的大壩都是在廣泛地使用電纜測井進行巖土工程調(diào)查之后建造的。任何重要的新建大壩都應(yīng)該包括場地鉆探和電纜測井，以進行巖土和水文地質(zhì)前期調(diào)查。對于任何土木工程項目來說，地層條件是最大的未知因素，這對于大壩來說尤其重要，因為大壩的建造將產(chǎn)生人為附加水壓和工程破壞。電纜測井可以為大壩設(shè)計提供寶貴的地層特征參數(shù)，并永久對大壩建造前的地層參數(shù)進行記錄。
一旦大壩開始運行，為確保大壩的安全運行，對大壩及其相關(guān)結(jié)構(gòu)的日常檢查和維護將十分必要。這適用于所有的大壩，盡管檢查的水平和頻率可能是由大壩的規(guī)模和重要性決定的。無論是從常規(guī)檢查中發(fā)現(xiàn)的還是對變化的統(tǒng)計，都有必要進行詳細的地層調(diào)查，包括鉆探和收集電纜測井數(shù)據(jù)，以確定風(fēng)險或為某些問題的修復(fù)提供幫助。大壩的工程評估都應(yīng)該包括巖土分析，據(jù)統(tǒng)計70%的混凝土大壩的潰壩是地質(zhì)原因，而40%的堤壩潰壩是地基原因。
電纜測井可以在大壩地層特征涉及結(jié)構(gòu)、強度和水文地質(zhì)的三個關(guān)鍵領(lǐng)域提供無可替代的原始數(shù)據(jù)。
在結(jié)構(gòu)方面，成像探頭可以獲得定向的井壁圖像，其中的地層特征，特別是平層和裂縫，可以用傾角和方向來劃分。
GeoCAD®軟件顯示來自HI-OPTV®和HRAT®成像探頭的定向井壁特征
潛在的危險可以被識別出來，比如薄剪切層、薄弱或連續(xù)的連接區(qū)域、風(fēng)化的基巖、溶蝕、斷層、基巖剖面和火山巖。下圖顯示了一個使用光學(xué)成像探頭獲得的高分辨率圖像的例子，揭示了軟弱地層的鋪層、裂縫和沖刷區(qū)。
如上圖所示，Hi-OPTV®的清晰度可以清楚地識別裂縫、空隙、墊層、 以及地面以下特定深度的地質(zhì)變化
如果缺乏關(guān)于建造大壩的歷史信息，或者懷疑地基有問題。可以在混凝土和磚石結(jié)構(gòu)的大壩某些部分鉆出測試孔用光學(xué)成像探頭對于大壩進行視頻檢查，發(fā)現(xiàn)裂縫或其他潛在的隱患。
地層強度可以通過使用聲學(xué)探頭測量P波和S波速度來確定，與密度測量相結(jié)合，可以計算出地層和地基的微小應(yīng)變模量。帶有X-Y卡尺的鉆孔幾何探頭也可用于應(yīng)力分析，這對描述如剪切帶或收縮/膨脹等危險的特征很有用。
了解大壩下面和附近的水文地質(zhì)對確保大壩的穩(wěn)定性也是至關(guān)重要的，因為人為水壓會引起有害的結(jié)果，如隆起或不必要的滲漏和侵蝕。水文地質(zhì)學(xué)家有一系列的探頭可以用來檢測地下情況，包括測量電阻率的電測井探頭，測量孔隙度的中子探頭，測量孔隙度、滲透率和透射率的核磁共振探頭，溫度/電導(dǎo)率探頭和識別水流大小的流量計探頭，以及調(diào)查管道和空洞的攝像探頭。這些探頭的組合可以用來檢測潛在的隱患，包括流體特征、收縮/膨脹趨勢、沉降和滑動趨勢。
由于有時會出現(xiàn)復(fù)雜的水壓剖面，任何在大壩附近進行的鉆探計劃都需要由一個有資質(zhì)的機構(gòu)進行全面的風(fēng)險評估，以考慮鉆探可能引發(fā)的問題，如井內(nèi)流體噴出、水力壓裂、侵蝕、污染和流體翻滾。這也應(yīng)該包括在鉆孔檢測結(jié)束后對鉆孔完井和灌漿的建議。
項目和用戶
Robertson Geo的主要項目包括田納西州的Boone大壩，加州Oroville大壩的重建。Robertson Geo的設(shè)備也被用于內(nèi)華達州和亞利桑那州之間的科羅拉多河上的胡佛大壩的場地檢測。
Robertson Geo的大壩用戶包括：
Nicholson Construction
AECOM
Bauer Pileco
Gannett Fleming
CH2M Hill
Hayward Baker
Bencor
US Army Corp of Engineers
大壩場地檢測設(shè)備
在大壩運行的任何階段，都可以使用Robertson Geo的設(shè)備在鉆孔中進行電纜地球物理測井獲取場地參數(shù)：
Robertson Geo地球物理測井為大壩項目提供有價值的參數(shù)：
用于大壩場地檢測的Robertson Geo探頭推薦配置：
