李華田

摘 要：隨著經(jīng)濟技術(shù)的快速發(fā)展，地質(zhì)雷達技術(shù)被廣泛應用在巖土工程勘察中，幫助工作人員準確掌握勘測地區(qū)的地質(zhì)情況，為后續(xù)方案規(guī)劃及作業(yè)開展提供依據(jù)。地質(zhì)雷達技術(shù)的應用也可加強巖土勘察工作的精準性，減少了偏差的產(chǎn)生，保障了巖土工程的安全性。本文就對該技術(shù)在巖土工程勘察中的具體應用展開具體論述。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)雷達技術(shù);巖土工程勘察;安全性

我國雖然地域遼闊，但由于后續(xù)發(fā)展及區(qū)域經(jīng)濟建設(shè)的影響，不同地區(qū)的地形地勢結(jié)構(gòu)存在明顯差異，再加上建設(shè)的需要，很多區(qū)域的地形地勢結(jié)構(gòu)都發(fā)生了較大改變。尤其是石灰?guī)r分布地區(qū)，經(jīng)常會因為外界環(huán)境變化或不正確使用出現(xiàn)巖溶問題，為項目建設(shè)帶來阻礙。為此，需要在項目建設(shè)前，做好區(qū)域地勢地形特征及巖土結(jié)構(gòu)的勘察，獲取準確數(shù)據(jù)，推動規(guī)劃設(shè)計工作的開展。地質(zhì)雷達技術(shù)作為巖土工程勘察中使用的重要技術(shù)，針對復雜地形勘測有顯著效果。

1巖土勘察的重要性

巖土工程勘察作業(yè)是幫助工作人員對現(xiàn)場地質(zhì)情況進行了解的重要手段，為設(shè)計和工作人員提供了科學的依據(jù)和指導，確保方案設(shè)計、工藝技術(shù)選擇的合理性。另外，在大型工程項目建設(shè)中，巖土勘察能夠為設(shè)計規(guī)劃、風險把控、成本控制提供有效依據(jù)，推動后續(xù)工作的有序進行。且?guī)r土勘察可準確了解項目所在區(qū)域的地質(zhì)地形特征、環(huán)境水文情況，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)和項目建設(shè)要求，展開分析、對比和評價，判斷項目可行性，并在此基礎(chǔ)上對所需材料、設(shè)備、資金實行科學配置，合理規(guī)劃施工內(nèi)容。

巖土勘察可以說是工程項目得以開展的前提條件，是保障工程建設(shè)安全性的重要手段，一旦巖土勘察中存在技術(shù)或方法錯誤，工程地基將會受到較大影響，不僅會增加隱患的出現(xiàn)率，還會加大資金成本投入，降低最終效益。為此，就有必要加大對巖土勘察的重視力度，科學規(guī)劃勘察作業(yè)內(nèi)容。

2地質(zhì)雷達技術(shù)及特點

地質(zhì)雷達技術(shù)是利用高頻電磁波實現(xiàn)地下介質(zhì)勘測的一種手段。工作原理為：由專業(yè)的電磁波發(fā)射裝置，向地下發(fā)射12.5M-1200M的電磁波訊號，其中脈沖寬度可控制在0.1ns左右[1]。發(fā)射出去的電磁波在遇到巖層后會產(chǎn)生反射，反射的訊號可直接被接收設(shè)備接收和處理，并將其自動放大后顯示在設(shè)備屏幕上，勘測人員可通過反射訊號和直達訊號的對比分析，了解巖層分布情況，獲取較為精準的數(shù)據(jù)資料。在整個勘測過程中，示波器上會直接顯示反射訊號的獲取情況，用于勘測目標的判斷，根據(jù)反射訊號滯后時間和反射波速，能夠判斷出勘測物體與地面的距離，準確定位勘測目標所在。

與傳統(tǒng)的探測類儀器相比，地質(zhì)雷達具有強大的探測能力。地質(zhì)雷達技術(shù)也在巖土工程、隧道工程、地鐵工程、水利工程和地下物探等工程中得以廣泛應用。地質(zhì)雷達的滲透能力和辨別能力優(yōu)勢明顯，反射波和投射波可在不同的波阻抗界面向地下介質(zhì)傳播，之后根據(jù)反射定律和投射定律，明確介質(zhì)的性質(zhì)和位置，從而深入了解和掌握地質(zhì)概況。具體而言，地質(zhì)雷達技術(shù)在巖土勘測中的特點可概括為以下四點：

一是適應能力強。地質(zhì)雷達技術(shù)在巖土勘測中的應用可滿足無損檢測要求，保證勘測過程中不會對勘測對象和周邊土體結(jié)構(gòu)帶來破壞，維護勘測現(xiàn)場的安全性。

二是抗干擾能力。地質(zhì)雷達技術(shù)是利用高頻電磁波開展勘測工作的，抵抗電磁干擾的能力較一般勘測技術(shù)高很多，且不會受到周邊環(huán)境、噪音的干擾。

三是定位精準性。檢測深度和分辨率系數(shù)較高，可為工作人員提供實時的剖面圖，并提高圖像清晰度，便于工作人員準確了解勘測區(qū)域情況，掌握巖土結(jié)構(gòu)。

四是靈活便捷。地質(zhì)雷達技術(shù)所需設(shè)備較少，攜帶方便，且該技術(shù)使用時直接與便攜式計算機相連，勘測數(shù)據(jù)可直接上傳到電腦，數(shù)據(jù)采集、記錄、存管較為方便，節(jié)省時間和勞動力。

3雷達在巖土工程塌勘測中的應用

選取某地區(qū)銅礦礦南側(cè)礦區(qū)地址開展勘察工作，勘測區(qū)域面積在1.2平方公里左右，與市區(qū)相距9公里。周邊礦區(qū)曾在06、07年左右時發(fā)生過地質(zhì)坍塌情況，雖然并未對周邊建筑和居民造成較大影響，但產(chǎn)生的突水淹井問題對田地構(gòu)成了嚴重威脅，造成了較大的經(jīng)濟損失。

根據(jù)現(xiàn)有的勘測資料可以看出，勘測區(qū)域?qū)儆趲r溶地形區(qū)，溶洞數(shù)量較多，高度在3米以下，多呈現(xiàn)未填充或半填充狀態(tài)。且這些巖洞多分布在長巖區(qū)域內(nèi)，由于周邊作業(yè)方式的不正確，使其存在較多的環(huán)形斷續(xù)分裂裂紋，裂縫長度在10厘米-10米不等。這樣的地質(zhì)條件為后續(xù)工作帶來了嚴重阻礙，增加了危險系數(shù)。為此，本次研究中，采用地質(zhì)雷達和淺層地震相結(jié)合的方法，對該區(qū)域前部巖溶土洞的分布情況加以測定，并繪制完整的地質(zhì)雷達影像圖。

3.1施工階段勘察

在利用地質(zhì)雷達技術(shù)對施工階段巖溶實施勘查作業(yè)時，需要對布點、機械設(shè)備予以嚴格要求。布點位置要利用鉆孔檢驗的方式確定，使布點所在位置能夠準確獲取勘測信息，了解巖溶特征，改進樁基施工質(zhì)量。在布點規(guī)劃中，需做到細致安排和規(guī)劃，確保分辨率、穩(wěn)定性符合勘測要求。地質(zhì)雷達技術(shù)應用中所需的機械設(shè)備，要接受精確度檢測，盡可能選擇先進儀器設(shè)備完成勘察工作，獲取準確數(shù)據(jù)信息[2]。本項目中選擇了瑞典MALA公司生產(chǎn)的系列主機，配以50赫茲的超強地面耦合天線。其特征為高速輕便，選用的光纖連接天線與主機具有抗干擾性能強，數(shù)據(jù)質(zhì)量好和速度快頻帶寬的特征，同時采用高壓窄脈沖技術(shù)，也可實現(xiàn)與天線脈沖源的互相對應。

3.2工作方法

在使用地質(zhì)雷達技術(shù)時，先掌握該區(qū)域的具體情況，在施工階段中了解到該區(qū)域現(xiàn)有橋梁建筑的橋長和水橋?qū)儆诨ネㄐЧ骶€橋已經(jīng)做到三通一平處理，為保證勘察精準度，作業(yè)開展前先開展區(qū)域測量放樣，確定勘測點位置，之后再開展勘察工作。受到區(qū)域巖溶地形的影響，使用鉆探技術(shù)來確定溶洞屬性，了解到區(qū)域溶洞內(nèi)的填充物多以流塑性黏土為主，與周邊土體結(jié)構(gòu)存在明顯差異。在使用地質(zhì)雷達技術(shù)時，若想準確判斷巖層分布特征，需要做好放射探測線的布置工作，獲取區(qū)域剖面圖信息。本項目中共設(shè)置了11條探測線，按照現(xiàn)場情況合理分布在指定位置，探測點的間距在0.25米左右，線距為0.5米。選用的測距方法為對每條測線進行逐點探測。根據(jù)對試驗校對采集數(shù)據(jù)的分析，精確地對各層介質(zhì)的介電常數(shù)或電磁波速予以確立[3]。在本次勘探中采用點測方法，50赫茲RTA天線時窗范圍選擇為0到1000ns。

3.3資料數(shù)據(jù)的處理

在利用精準儀器設(shè)備獲取勘測信息后，借助計算機內(nèi)安裝的專業(yè)軟件，對這些數(shù)據(jù)資料實行收集、匯總、分析和處理，并生成完整的波形剖面圖，準確了解勘測區(qū)域情況。

3.4異常診斷

在經(jīng)過上述精細分析后了解到，在灰?guī)r土上開展雷達勘測后，剖面圖存在以下反應情況：同相軸的振幅逐漸變小，而反射的波長則逐漸增大，兩者呈現(xiàn)明顯的反比關(guān)系;形態(tài)的變化中，三洞體形態(tài)掩埋深度逐漸加大，規(guī)模日益縮小，而二度體形態(tài)逐漸凸顯出來。當雷達測線處于長軸方向的垂直位置時，雷達的波形剖面體現(xiàn)出繞射波和雙曲線形狀的特征。當巖溶的規(guī)模比較大時，則雷達波形會呈現(xiàn)出不規(guī)則的強反射以及承重特征。而當溶洞的體積超出2立方米后，填充物中含水量將逐漸增加，或者填充物為水，則會將勘測中釋放的電磁波吸入其中，導致振幅出現(xiàn)銳減現(xiàn)象，這就會使勘測人員出現(xiàn)錯誤判斷，最終判斷失誤。

另外在對橫剖面雷達影像及地質(zhì)圖分析中得出，該區(qū)域巖洞發(fā)育具有特殊性，溶洞數(shù)量較多，且大小尺寸不一，深度可達到14-36米不等。從剖面圖上可以看出，最大的巖洞剖面寬度已經(jīng)達到2.2米以上，深度在20-28米左右。這說明整個區(qū)域存在的塌陷情況較為嚴重，如果不能對這些溶洞加以科學處理，則會直接影響后續(xù)工程的質(zhì)量和安全。

4結(jié)束語

地質(zhì)雷達技術(shù)在巖土工程勘察中的應用，對于提高勘察效率、降低勘察難度、保證勘察數(shù)據(jù)精準性有著積極作用。在日后工作中，還需加大該技術(shù)的推廣力度，且做好異常診斷、施工勘察及資料數(shù)據(jù)的處理，以高效完成巖土勘察作業(yè)，推動后續(xù)工作的順利開展。

參考文獻：

[1]袁宗征.地質(zhì)雷達在巖溶隧道超前地質(zhì)預報中的應用[J].勘察科學技術(shù).2018（02）：58-61

[2]彭家陞.地質(zhì)雷達技術(shù)在巖土工程勘察中的應用[J].世界有色金屬.2018（06）：243-244

（江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局八O五隊）