地质雷达在某水库工程勘察中的应用辜杰为

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地质雷达在某水库工程勘察中的应用辜杰为

摘要：本文介绍了利用地质雷达技术在某水库工程勘察中查明岩溶发育情况的应用实例，并通过应用实例表明了在一定条件下地质雷达在查明岩溶发育方面可以取得良好的应用效果。

关键词：地质雷达 水库工程 工程勘察 0 前言

地质雷达是一种用于探测地下介质分布的电磁技术。它利用高频电磁波以宽频带短脉冲的形式，由发射天线发出，当遇到异常地质体或介质分界面时发生反射并返回，被接受天线接受，通过对接受到的反射波进行分析来推断地下的地质情况。

本文将介绍利用地质雷达测试技术在某水库工程勘察中查明岩溶发育情况的应用实例及效果。 1 工程概况

某水库为供水配套水利工程，并兼有灌溉、养殖、旅游等综合效益。本次对该水库主坝基坑、1~5#副坝趾板坝基部位进行了地质雷达测试，目的是查明主坝基坑、副坝趾板坝基部位下覆基岩0~20m深度范围内岩溶发育情况，为设计单位及业主单位提供相关信息，便于施工阶段及时全面地对坝基下覆岩体中岩溶通道进行相应的处理。

本次地质雷达测试共布置纵剖面26条，横剖面20条，连续测试总长度为

5908m，加密点测试为520点（104m），各工程部位测试剖面布置情况见表1-1。 某水库地质雷达测试剖面布置情况一览表 表1-1

2测区地球物理特征

测区内沟床覆盖层主要为第四系松散堆积物，左、右岸山脊顶部有高阶地堆积的亚粘土（或粘土）与亚粘土夹卵砾石或粘土夹卵砾石的互层；而下伏基岩主要是含砾砂岩、砂岩、砂质泥岩、砾岩，岩体致密坚硬，强度高。

经对测区进行的地质条件调查表明，岩溶与围岩之间存在明显的介电常数差异，具备进行地质雷达测试的地球物理条件。 3测试方法与技术

地质雷达测试必须根据探测对象的状况及所处的地质环境，采用相应的测量方式并选择合适的测量参数，才能保证雷达记录的质量。目前采用的双天线地质雷达测量方式一般分为连续剖面法和点测法，其中连续剖面法是固定发射天线和接收天线的间距进行连续测量，测量结果可以用地质雷达的时间剖面图像来表示。该图像的横坐标记录了天线在地表的位置，纵坐标为反射波双程走时，表示雷达脉冲从发射天线出发经过地下界面发射回到接受天线所需的时间。这种记录能准确反映测线下方各反射界面的形态。点测法是对于连续测量方式显示出有异常的位置进行定点加密测量，便于更准确的确定异常。地质雷达测试选用的天线频率不同，探测深度和分辨率也不同，天线中心频率的选择通常需要考虑三个主要因素，即设计的空间分辨率、杂波的干扰和探测深度。

根据地形、地质条件和目标层埋深，本次野外数据采集使用仪器为SIR-30型地质雷达，天线频率为40MHz，测量方式为连续剖面法和点测法，以连续剖面法为主。


4剖面布置

本次地质雷达测试共布置纵剖面26条，横剖面20条，连续测试总长度为5908m，加密点测试为520点（104m）。对于主坝基坑按照网格状布置剖面，共布置10条纵剖面和12条横剖面，基本覆盖整个主坝基坑，对于副坝趾板和坝基，纵剖面沿着趾板开挖面进行测试，横剖面垂直纵剖面进行测试，对于有异常的部位进行了加密点测试。 5 综合成果分析

本次对某水库的主坝基坑、1~5#副坝趾板坝基部位进行了地质雷达测试，查明了所测区域内下覆基岩0~20m深度范围内岩溶发育情况。下面对各测试部位的测试成果进行分析。 5.1主坝基坑

岩溶不发育的雷达电磁波表征明显、同相轴清晰，并且没有较为明显的反射波面、强反射等异常特征。比如，图5-1为主坝基坑桩号47~77m段雷达图像。从图像可看出，在测试段内未出现明显的反射波面，并且同相轴清晰，无强反射，因此推测，该测试段下覆基岩0~20m深度段内岩溶不发育。

图5-1 主坝基坑坝基部位桩号47~77m段雷达图像

根据雷达成果在雷达图像上对应的各种特征进行综合分析，主坝基坑测试区域内电磁波表征明显、同相轴清晰、未出现明显的反射波面，由此可知，测试区域内下覆基岩0~20m深度范围内岩溶不发育。 5.2副坝趾板坝基 5.2.1岩溶不发育

岩溶不发育的雷达电磁波表征明显、同相轴清晰，并且没有较为明显的反射波面、强反射等异常特征。比如，图5-2为2#副坝趾板桩号104~127m段雷达图像。从图像可看出，在测试段内未出现明显的反射波面，并且同相轴清晰，无强反射，因此推测，该测试段下覆基岩0~20m深度段内岩溶不发育。

图5-2 2#副坝趾板坝基部位桩号104~127m段雷达图像

根据雷达成果在雷达图像上对应的各种特征进行综合分析，测试区域内电磁波表征明显、同相轴清晰、未出现明显的反射波面，由此可知，测试区域内下覆基岩0~20m深度范围内岩溶不发育。 ①1#副坝趾板坝基

根据测试成果综合分析，1#副坝趾板坝基部位雷达电磁波表征明显，在桩号80~90m出现明显的反射波面，并且表现为强振幅和低频率等特征。由此推测，测试区域内仅在桩号80~90m下覆基岩9~9.5m深度段可能存在一破碎带或软弱夹层，其余部位下覆基岩0~20m深度范围内岩溶不发育。 ②2、3#副坝趾板坝基

根据测试成果综合分析，2、3#副坝趾板坝基部位雷达电磁波表征明显、同相轴清晰、未出现明显的反射波面，由此可知，测试区域内下覆基岩0~20m深度范围内岩溶不发育。 5.2.2 溶蚀裂隙发育

溶蚀裂隙发育的雷达电磁波在岩溶顶部可形成较为明显的反射波面，表现为相对较强的振幅和低频率等特征，与围岩电磁波组相比特征较为明显，但由于是溶蚀裂隙，还没有发展成溶蚀空腔，因此反射波面并不像溶蚀空腔一样表现为双曲拱面、强反射等异常特征。比如，图5-3为4#副坝趾板坝基部位桩号


143~171m段雷达图像。从图像可看出，雷达电磁波表征明显，呈现相对较强的振幅和低频率等特征，并在桩号148.5~152m段出现较为明显的反射波面，因此推测，该测试段下覆基岩11~18m深度段溶蚀裂隙可能发育。

图5-3 4#副坝趾板坝基部位桩号143~171m段雷达图像

根据测试成果综合分析，4#副坝趾板坝基部位雷达电磁波表征明显，呈现较强振幅和较低频率等特征，并在桩号148.5~152m出现较为明显的反射波面，由此推测，测试区域内在桩号148.5~152m下覆基岩11~18m深度段可能存在溶蚀裂隙，其它测试区域内岩溶不发育。 5.2.3溶蚀空腔发育

溶蚀空腔发育的雷达电磁波在岩溶顶部可形成明显的反射波面，表现为强振幅、低频率，与围岩电磁波组相比特征明显，因此，岩溶洞穴在雷达成果中的表现为双曲拱面、强反射异常特征。比如，图5-4为5#副坝趾板桩号286~300m段雷达图像。从图像可看出，在桩号287.5~294m段出现明显的双曲拱面反射波面，且呈现强振幅、低频率特征，因此推测，该测试段下覆基岩8~20m深度段可能存在溶蚀空腔。

图5-4 5#副坝趾板部位桩号286~300m段雷达图像

根据测试成果综合分析，5#副坝趾板雷达电磁波表征明显，呈现强振幅、低频率等特征，并在桩号287.5~294m段出现明显的双曲拱面反射波面，由此推测，测试区域内在桩号287.5~294m下覆基岩8~18m深度段可能存在溶蚀空腔，其余部位下覆基岩0~20m深度范围内岩溶不发育。 6 结论

通过对某水库主坝基坑、1~5#副坝趾板坝基部位进行的地质雷达测试，查明了所测试部位下覆基岩0~20m深度范围内岩溶发育情况，及时为设计及业主单位提供了相关信息，便于施工阶段及时地、全面地对坝基下覆岩体中岩溶通道进行相应的处理。 7 结束语

本文通过应用实例表明了在一定条件下地质雷达在查明岩溶发育方面可以取得良好的应用效果。须指出，任何单一的物探方法都有它的适用条件和局限性，在条件允许的情况下，采用多种物探方法的综合运用、结合各自技术优势，才能更快、更准确、更定量完成对目标体的测试工作。 参考文献

[1] 雷宛, 邓一谦, 肖宏跃. 工程与环境物探[M]. 北京:地质出版社, 2007. [2] 沙椿等．工程物探手册[M].北京：中国水利水电出版社，2011.03 。

作者简介：辜杰为（1984—），男，四川仁寿人，硕士，现从事勘探管理方面的工作。

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