地质雷达法在建筑场地隐伏岩溶探测中的应用研究

地质雷达法在建筑场地隐伏岩溶探测中的应用研究

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1.重庆市地质矿产勘查开发局208水文地质工程地质队（重庆市地质灾害防治工程勘查设计院）重庆400700;2.河南省地矿局第二地质矿产调查院河南郑州450012

摘要：在灰岩地区建筑场地的勘察中，需要查明场地岩溶的发育及分布情况，为设计施工提供依据。本文对地质雷达野外工作方法技术进行了阐述，通过实例介绍了在岩溶探测中的应用，并分析总结了不同岩溶形态在雷达剖面上的信号特征。

关键词：地质雷达；岩溶；场地勘察

前言

岩溶是灰岩地区较为典型的不良地质结构，在工程建设中，它往往会给建筑工程的设计和施工带来极大的困难，同时也会给工程安全带来隐患。目前，采用常规的钻探手段很难查明场地岩溶的发育及分布情况。因此，在灰岩地区，常采用地球物理的探测方法，如高密度电法、浅层地震法、地质雷达法等。但是任何一种物探方法，都有其应用的前提条件，都存在一定的多解性，下面对地质雷达野外工作方法技术和资料处理解释过程进行总结。

1物性前提

岩溶发育的前提是存在可溶性岩层，在我国主要为碳酸盐岩，本文着重分析碳酸盐岩地区各种地质体的物性差异，实测部分数据及收集到的物性参数如表1。

从表1可以看出，粘土、灰岩及岩溶裂隙带之间存在电磁波速度差异，为地质雷达方法的开展提供了物性前提。

2工程实例

2.1项目概况

重庆巫山某建设工程所处位置地质环境复杂，岩溶相当发育，在场坪施工期间已发现一处岩溶洞穴，现需要查明场坪地表以下是否存在隐伏岩溶洞穴，为施工提供参考。工程地处城区，场地较狭窄、附近施工场地多，振动干扰较大，高密度电法、浅层地震等方法均不能有效开展。

2.2野外工作方法技术

对工区进行踏勘后，发现溶洞出露，溶蚀裂缝发育，地表干燥无水，无地下水出露。地表地形相对平整，地层含水量小而电磁波的传播衰减小，采用中心频率为100M的天线可以满足15m的探测深度要求。

本次探测仪器采用美国的SIR3000型地质雷达，经过现场试验，确定采用间隔为800ps，单道记录时间长度为400ns。

测量方法采用剖面法，发射天线（T）和接收天线（R）同步移动，剖面法的测量结果用深度剖面图像来表示，其横坐标记录了天线在地表的位置、纵坐标表示深度，这种记录能准确反应测线下方地下各反射界面的形态和位置。

在测量过程中，为保证数据的准确性和可信度，应采取如下措施：

(1)保证天线与地面的耦合良好，地质雷达主控机与天线的最小距离不小于5m；

(2)测试方法为点测法，点距为0.5m，探测信号做64次静态叠加，对异常区段进行加密点距探测，在条件允许时采用连测法进行复测。

(3)结合测区工程地质资料，探测过程中对数据资料进行初步分析和解释，及时排除人为、仪器设备和环境造成的各种假异常。

(4)对存在异常的反射部位进行复测。

2.3资料处理解释

（1）资料处理

根据本工程探测的特点，采用中国矿业大学开发的GR雷达处理分析系统对雷达测试数据进行数据编辑、预处理、标记分割、反演等模块的处理。

（2）资料解释

由于雷达是以超高频电磁波作为探测场源，所探测的目标体又相当于一个复杂的滤波器，加之各种环境干扰，雷达仪本身的噪声，使采集的信号异常复杂，因此，应结合已知条件、工程地质情况进行雷达信号识别与解释。同时，应注重与地质人员、野外技术人员的沟通交流和不同物探方法之间的统一性。

2.4探测结果

图1～图4是WT1～WT4地质雷达剖面图，4个剖面均显示岩溶较发育，存在多个岩溶发育区域，局部为溶洞和溶蚀裂缝。详细的溶洞及溶蚀裂缝分布位置见表2。

图3图4

2.5钻探验证

根据地质雷达探测结果圈定的位置，布置了3个钻探验证孔。在WT1测线72m位置3m-6m深度，在WT2测线28m位置4.5m-6m深度、WT4测线10m位置4m-7m深度均发现了小型溶腔和溶蚀裂隙，证明地质雷达探测结果是准确可信的。

3结论

通过本案例，发现不同岩溶形态在地质雷达剖面上具有不同的信号特征：

（1）对于溶蚀区域，电磁波常有强反射、波形杂乱、同向轴错乱等特征；

（2）对于溶洞，电磁波常呈强反射，伴有多次反射的弧形同向轴；

（3）对于溶蚀裂缝，电磁波常呈条带状强反射。

地质雷达能快速有效的确定岩溶空洞及溶蚀裂隙的空间分布范围，是探测建筑场地隐伏岩溶的一种行之有效方法，值得在相关的工程勘察中推广使用。在实际工作中，应对具体工程的地质条件和探测环境进行详细分析，以便合理设置测线及选择探测参数。条件允许时，宜采用钻探对地质雷达探测结论进行验证，以便总结经验和教训，从而提高探测工作的成效和精确度。

参考文献：

[1]钟凌云.地质雷达法在岩溶地质探测中的应用研究.物探化探计算技术，2011,(33增刊):205-209.

[2]邓安迪，陆超.地质雷达在岩溶探测中的应用.云南大学学报自然科学版，2007,(29):703-706.

[3]成词峰，李鹏飞.地质雷达在地铁基坑底隐伏岩溶探测中的应用.岩土工程技术，2012,26(6)：321-323.