Мониторинг фильтрации в пределах и вокруг плотин с использованием геофизических методов: краткий обзор

АДАГУНОДО Т.А.

Физический факультет Университета Ковенанта, г. Ота, Нигерия

КАЙОДЕ О.Т.

Физический факультет, отделение геофизики, Университет «Ковенант», г. Ота, штат Огун, Нигерия

ОДУКОЙЯ А.М.

Факультет наук о Земле, Университет Лагоса, г. Лагос, штат Лагос, Нигерия

АДЕНИДЖИ А.А.

Факультет физики и солнечной энергии, Университет Боуэна, г. Иво, штат Осун, Нигерия

Скачать препринт

Представляем вниманию читателей немного сокращенный адаптированный перевод доклада нигерийских специалистов «Мониторинг фильтрации в пределах и вокруг плотин с использованием геофизических методов: краткий обзор» (Kayode et al., 2018), сделанного на 2-й Международной научной конференции по устойчивому развитию и смежным наукам. Материалы этой конференции были опубликованы в соответствующем сборнике серии IOP Conference Series: Earth and Environmental Science («Материалы конференций издательства IOP: секция наук о Земле и окружающей среде»). Данная серия выпускается британской благотворительной научной организацией IOP (Institute of Physics – «Институт физики»), ставшей фактически международной. Оригинал представленного доклада нигерийских авторов (Kayode et al., 2018) находится в открытом доступе по лицензии CC BY 3.0, которая позволяет распространять, переводить и адаптировать его при условии указания типов изменений и ссылки на первоисточник. В нашем случае полная ссылка на источник для перевода приводится в конце. Медленное просачивание жидкости или газа через пористый материал или небольшие отверстия называется фильтрацией. В инженерной геологии это фильтрация воды сквозь грунты. Данный процесс часто представляет собой серьезную проблему для фундаментов зданий, а также для грунтовых плотин. Фильтрация воды через плотины или рядом с ними – причина большинства их прорывов, которые обычно носят катастрофический характер, приводят к многочисленным человеческим жертвам, разрушению инфраструктуры и потерям имущества. Поэтому мониторинг фильтрации в пределах и вокруг этих сооружений становится необходимым условием для поддержания их устойчивости. В данной статье приводится обзор геофизических методов, используемых для мониторинга и контроля фильтрации в пределах и вокруг земляных плотин. Результаты этого исследования могут быть полезны главным образом для инженерных изысканий на площадках будущего строительства плотин, для обследования эксплуатируемых плотин и прилегающих к ним участков, а также для контроля качества их грунтовых оснований.

DOI: 10.58339/2949-0677-2025-7-4-82-88

УДК: 550.837; 627.8.059

Финансирование: Нет информации

Ссылка для цитирования: Кайоде О.Т., Одукойя А.М., Адагунодо Т.А., Адениджи А.А. Мониторинг фильтрации в пределах и вокруг плотин с использованием геофизических методов: краткий обзор (пер. с англ.) // Геоинфо. 2025. Т. 7. № 4. С. 82–88. DOI:10.58339/2949-0677-2025-7-4-82-88

Статья в РИНЦ: Нет информации

Ключевые слова: грунтовая плотина; фильтрация; повреждение; разрушение; мониторинг фильтрации; геофизические методы; электротомография; метод естественного электрического поля; метод вызванной поляризации.

Список литературы

Lukman S, Otun S.A, Adie D.B, Ismail A, Oke I.A. A brief assessment of a dam and its failure prevention // Journal of Failure Analysis and Prevention. 2011. Vol. 11. P. 97–109.
Close M.E., Stanton G.J., Pang L. Use of rhodamine WT with XAD7 resin for determining groundwater flow paths // Journal of Hydrogeology. 2002. Vol. 10. P. 368–376.
Adagunodo T.A., Sunmonu L.A., Oladejo O.P., Ojoawo I.A. Vertical electrical sounding to determine fracture distribution at Adumasun area, Oniye, Southwestern Nigeria // IOSR Journal of Applied Geology and Geophysics. 2013. Vol. 1. № 3. P. 10–22.
Adagunodo T.A., Sunmonu L.A., Oladejo O.P. Electromagnetic investigation into the cause(s) of road failure along Takie-Ikoyi road. Ogbomoso // International Journal of Business and Applied Sciences. 2014. Vol. 1. № 1. P. 78–85.
Telford W.M., Geldart L.P., Sheriff R.E., Keys D.A. Applied Geophysics. Cambridge University Press, 1976. 860 p.
Creager W.P., Justin J.D., Hinds J. Engineering for Dams (Vols. I–III). New York: John Wiley & Sons, 1945.
Wang Q.G., Du Y.H., Su Y., Chen K.Q. Environmental impact post-assessment of dam and reservoir projects: a review // Procedia Environmental Sciences. 2012. Vol. 13. P. 1439–1443.
Lin C.-P., Hung Y.-C., Yu Z.-H., Wu P.-L. Investigation of abnormal seepages in an earth dam using resistivity tomography // Journal of Geoengineering. 2013. Vol. 8. № 2. P. 61–70.
Voronkov O.K., Kagan A.A., Krivonogova N.F., Glagovsky V.B., Prokopovich V.S. Geophysical methods and identification of embankment dam parameters // Proceedings of the 2nd International Conference on Geotechnical and Geophysical Site Characterization. P. 593–599.
Okko O., Hassinen P., Korkealaakso J. Location of leakage paths below earth dams by geophysical techniques // Proceedings of the 13th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering (ICSMFE), New Delhi, 1994. P. 1349–1352.
Abuzeid N. Investigation of channel seepage areas at the existing Kaffrein dam site Jordan using electrical-resistivity measurements // Journal of Applied Geophysics. 1994. Vol. 32 . P. 163–175.
Panthulu T.V., Krishnaiah C., Shirke J.M. Detection of seepage paths in earth dams using self potential and electrical resistivity methods // Engineering Geology. 2001. Vol. 59. P. 281–295.
Karastathis V.K., Karmis P.N., Drakatos G., Stavrakakis G. Geophysical methods contributing to the testing of concrete dams, application at the Marathon Dam // Journal of Applied Geophysics. 2002. Vol. 50. P. 247–260.
Turkmen S., Ozguler E., Taga H., Karaogullarindan T. Seepage problems in the karstic limestone foundation of the Kalecik dam south Turkey // Engineering Geology. 2002 . Vol. 63. № 3. P. 247–257.
Oh Y.C., Jeong H.S., Lee Y.K., Shon H. Safety evaluation of rock-fill dam by seismic (MASW) and resistivity method // Proceedings of the 16th Annual Symposium on the Application of Geophysics to Engineering and Environmental Problems, 2003. P. 1377–1386.
Lim H.D., Kim K.S., Kim J.H., Kwon H.S., Oh B.H. Leakage detection of earth dam using geophysical methods // 72th Annual Meeting of the International Commission on Large Dams, 2004. P. 212–224.
Sjodahl P., Dahlin T., Johansson S. Using resistivity measurements for dam safety evaluation at Enemossen tailings dam in southern Sweden // Environmental Geology. 2005. Vol. 49. P. 267–273.
Song S.H., Song Y.H., Kwon B.D. Application of hydrogeological and geophysical methods to delineate leakage pathways in an earth fill dam // Exploration Geophysics. 2005. Vol. 36. P. 92–96.
Kim J.H., Yi M.J., Song Y., Seol S.J., Kim K.S. Application of geophysical methods to the safety analysis of an earth dam // Journal of Environmental and Engineering Geophysics. 2007. Vol. 12. P. 221–235.
Cho I.K., Yeom J.Y. Crossline resistivity tomography for the delineation of anomalous seepage pathways in an embankment dam // Geophysics. 2007. Vol. 72. P. 31–38.
Adagunodo T.A., Sunmonu L.A., Ojoawo A., Oladejo O.P., Olafisoye E.R. The hydro geophysical investigation of Oyo state industrial estate, Ogbomosho, Southwestern Nigeria, using vertical electrical soundings // Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology. 2013. Vol. 5. № 5. P. 1816–1829.
Adagunodo T.A., Sunmonu L.A., Adeniji A.A. Effect of dynamic pattern of the saprolitic zone and its basement on building stability: a case study of a high-rise building in Ogbomoso // Journal of Applied Physical Science International. 2015. Vol. 3. № 3. P. 106–115.
Adagunodo T.A., Adeniji A.A., Erinle A.V., Akinwumi S.A., Adewoyin O.O., Joel E.S., Kayode O.T. Geophysical investigation into the integrity of a reclaimed open dumpsite for civil engineering purpose // Interciencia Journal. 2017 . Vol. 42. № 11. P. 324–339.
Akinwumi I.I. Soil Modification by the Application of Steel Slag // Periodica Polytechnica Civil Engineering. 2014. Vol. 58. № 4. P. 371–377.
Kayode O.T., Akinwumi I.I. Residual soils derived from charnockite and migmatite as road pavement layer materials // Journal of Materials and Environmental Science. 2017. Vol. 8. № 2. P. 657–665.
Adewoyin O.O., Joshua E.O., Akinyemi M.L., Omeje M., Joe E.S. Application of 2D electrical resistivity imaging and cone penetration test to assess harzardous effect of near surface water on foundations in Lagos, Nigeria // Journal of Physics Conference series. 2017. Vol. 852. № 1. Article 012033.
Lin C.-P., Hung Y.-C., Yu Z.-H., Wu P.-L. Investigation of abnormal seepages in an earth dam using resistivity tomography // Journal of Geo- Engineering. 2013. Vol. 8. № 2. P. 61–70.
Johansson S., Dahlin T. Seepage monitoring in an earth embankment dam repeated resistivity measurements // European Journal of Environmental and Engineering geophysics. 1996. Vol. 1. P. 229–247.
Sjodahl P., Dahlin T., Johansson S. Using the resistivity method for leakage detection in a blind test at the Rossvation embankment dam test facility in Norway // Bulletin of Engineering Geology and the Environment. 2010. Vol. 69. P. 643–658.
Ani D.C., Arewa J.O. Electrical resistivity imaging of suspected seepage channels in an earthen dam in Zaria, North-Western Nigeria // Open Journal of Applied Sciences. 2013. Vol. 3. P. 145–154.
Alemaw B.F., Keaitse E.O., Chaoka T.R. Management of water supply reservoirs under uncertainties in arid and urbanized environment // Journal of Water Resources and Protection. 2016. Vol. 8. P. 990–1009.
Al-Fares W. Contribution of the geophysical methods in characterizing the water leakage in Afamia B dam, Syria // Journal of Applied Geophysics. 2011. Vol. 75. № 3. P. 464–471.
Al-Fares W. Application of electrical resistivity tomography technique for characterizing leakage problem in Abu Baara earth dam, Syria // International Journal of Geophysics. 2014. Article ID 3681281.
Oladapo M.I., Adeoye O., Oluwakemi O., Adebobuyi F.S., Badejo O., Ifarajimi W. Seismic refraction study of Gurara dam phase II, northwestern Nigeria // Journal of Geology and Mining Research. 2013. Vol. 5. № 11. P. 239–249.
Minsley B.J., Burton B.L., Ikard S.J., Powers M. Hydrogeophysical investigations at Hidden dam, Raymond, California // Journal of Environmental and Engineering Geophysics. 2011. Vol. 16. № 4. P. 145–164.
Sjodahl P., Dahlin T., Johansson S. Embankment dam seepage evaluation from resisitivity monitoring data // Near Surface Geophysics. 2009. Vol. 7. № 5-6. P. 463–474.
Training Aids for Dam Safety: Evaluation of Seepage Conditions. Denver, Colorado, U.S.: Bureau of Reclamation, 2000.
Flores-Berrones R., Ramirez-Reynaga M. and Macari E.J. Internal erosion and rehabilitation of an earth dam // Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 2011. Vol. 137. № 2. P. 150–160.
Omofunmi E.O, Kolo J.G., Oladipo A.S., Diabana P.D., Ojo A.S. A review on effects and control of seepage through earth-fill dams // Current Journal of Applied Science and Technology. 2017. Vol. 22. № 5. P. 1–11.
Auvinet G., Lopez-Acosta N. P. Rapid drawdown condition in submerged slopes // 15 Presentations of Friends and Colleagues in Tribute to Eng. Jess Alberro Aramburu. Mexico City, Mexico: Instituto de Ingenierнa (UNAM) & Mexican Society of Geotechnical Engineering (SMIG), 2010. P. 167–189. ISBN 978-607-02-0866-9.
Alberro J. Efecto de los flujos transitorios en el comportamiento de las estructuras de tierra: 18th Nabor Carrillo Lecture. Sociedad Mexicana de Ingenierнa Geotecnica (SMIG), Tuxtla Gutitrrez, Chiapas, Mexico, 2006. [Effect of transient flows on the behaviour of earth structures: 8th Nabor Carrillo Lecture, Mexican society of geotechnical engineering SMIG, Tuxtla Gutierrez, Chiapas Mexico, 2006 (in Spanish)].
Wang Y., Li C., Zhou X., Wei X. Seepage piping evolution characteristics in Bim soil – an environmental study // Water. 2017. Vol. 9. № 458. P. 1–18.
Fell R., Wan C., Foster M. Time for development of internal erosion and piping in embankment dams // Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 2003. Vol. 129. № 4. Article 307.
Brosten T.R., Llopis J.L., Kelley J.R. Using Geophysics to Assess the Condition of Small Embankment Dams: ERDC/GSL TR-05-17. Vicksburg, Mississippi, US: US Army Corps of Engineers Research and Development Center, 2005.
Montgomery J.R., Kofoed V.O. Mapping, tracking, and monitoring flow paths through earthen dams // Dam Safety 2001: the 18th annual conference of the Association of State Dam Safety Officials, held September 9–13, 2001, in Snowbird, Utah, USA. Lexington, Kentucky, USA: Association of State Dam Safety Officials, 2001.
Mustafa S.R, Ibrahim E.H, Elawadi E, Metwaly M, Agami N.A. Seismic refraction and resistivity imaging for assessment of groundwater seepage under a dam site, southwest of Saudi Arabia // International Journal of the Physical Sciences. 2012. Vol. 7. № 48. P. 6230–6239.