地质雷达在地质灾害抢险工作中的应用.doc

地质雷达在地质灾害抢险工作中的应用 地质雷达方法技术简介 1、基本原理 地质雷达是根据高频电磁波在有耗介质中的传播理论而新兴起来的一种应用地球物理方法。当雷达发射天线向地下发射的高频电磁波在传播过程中遇到地下不同的电性介质体时，在其界面上将产生反射，通过接收天线接收来自地下电（磁）性界面的反射波。对接收天线接收到的雷达波进行处理和分析的基础上，根据接收到的雷达波形、强度、双程走时等参数便可推断地下目标物的空间位置、结构、电性及几何形态，从而达到对地下隐蔽目标物的探测目的。 一般出现险情的工程区域，现场路面会出现不同程度的裂缝，部分地层产生倾斜现象，地下地层出现破坏、甚至是缺失，水位出现不同程度的升降等。地质雷达可以根据这些明显的工程地质特性进行探测，从而解决地质灾害抢险的目的。 2、仪器设备 地质灾害抢险工作中可以选用的地质雷达仪器通常有美国劳雷公司生产的SIR-20型地质雷达、加大拿生产的EKKO系列地质雷达、瑞典的RAMAC/GPR系列地质雷达等。 考虑到地质灾害抢险工作的特殊性，一般根据所解决的地质问题选择天线主频、时窗及增益参数。 3、资料处理与解释 地质雷达在抢险过程中的资料处理及成果推断解释，主要是基于地质雷达工作的理论基础，以往工作经验的积累，现场条件及其它地球物理探测技术的解释成果资料而进行。①对于险区内所出现的空洞、土层缺失等的识别：当电磁波在这些异常体上进行传播时，会在接触面上发生强反射,异常体边缘出现绕射现象,在时间轴方向上电磁波呈强衰减；②险区内道路下裂缝的判定：从险情区域地下地质层的工程力学性质来看，如果各个层位之间接触不好，或是经过不均匀的外力作用，使得横向上产生拉、推作用，从而产生一定的裂缝，当裂缝中充满水、空气或是其它充填物时，雷达图像会产生振幅强度不等的变化，有时会表现出多次反射，依据裂缝深度不同，这种反射特征在雷达图像上会出现在深度轴不同的位置上，而且依据裂缝的宽度不同而表现不同；③其它异常 图1-1 地质雷达处理流程图 体的判定：如果险区内各层面间接触不好，或是由于险情导致某一个层位产生倾斜，在雷达图像上都会有清楚的反映，一般情况下，表现为同相轴的不连续，或是该层位的反射雷达图像也向同一个方向倾斜，部分区域还会间有裂缝反应特征。整个地质雷达的资料处理流程如图1-1所示。 第二节 地质雷达方法在地质灾害探测中的应用实例 目前地质类灾害的探查，一方面可以通过工程地质钻探的方法加以解决，另一方面，则通过综合地球物理方法加以解决，相对于工程地质钻探方法，综合地球物理探测方法具有探测速度快、经济、探查面积大等优点。同时，相对于工程地质钻探方法的点上的地质资料，综合地球物理方法的资料为连续的、线及面上的地质资料，这样更有利于判定整个灾害区域的影响边界，确定地质灾害体的损害程度。 1、道路建设中的病害调查 道路建设中，常需实施隧道工程，在隧道内施工时，隧道内周壁溶蚀带、裂隙面、溶洞及其连通性探测，隧道前方“掌子面”探查是保证隧道工程质量，隧道施工安全的关键，运用地质雷达方法可以了解前方岩性的完整性和隐患；城市公路建设中，由于城市雨（污）水及其它管道的新排及改建等，使已建道路的各结构层破坏，严重的导致公路路面坍塌；铁路路基质量问题一直是影响铁路能否正常运营的关键，有时铁路基础会出现翻浆冒泥现象，在不影响铁路正常运营的条件下，可以通过地质雷达方法来成功解决此类地质灾害问题。 （1）、路基填土不密实 某公路建于2003年，目前还未正式投入运营，该道路大部分路段为水泥混凝土（白）路面。该公路在修建的过程中，由于各个施工环节连接上出现的问题，使公路路面下各个层位之间的连接缝隙过大、出现结构疏松现象及脱空现象等病害而导致公路无法正常投入运营。针对上述情况，采用地质雷达方法，通过高频的雷达天线进行了探测，取得了很好的应有效果。 路基填土不密实呈松散状态，含水量相对偏大，个别甚至呈液限，此区域相对介电常数与周围介质相差较大。另外由于土层疏松、孔隙率大、含水量不均匀，故电磁波反射面多而乱，在雷达探测图上表现为反射波较乱、不连续且反射能量强弱变化较大，图形较为杂乱，如图2-1所示： 图2-1 公路检测路路基结构疏松区域成果图 （2）、公路路面与填土层的脱空 填土层下沉与路面基层之间脱空，一般范围较大，脱空区范围为数