地质雷达在基岩完整性探测中的应用.pdf

西部交通科技 6 7 8 , 9 “ . 7 . 3 4 3f ’ , , 3 D D / ’ , ’ D 1 5 , ’ 3 3 / ’ /1 6 1’ - “ 1 2 3 4 ’ , 3 * D / 3 , 3 3 - - F - 31 Q - 3 K L J KM I L ; 地质雷达在基岩完整性 探测中的应用 周德存 广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院双象岩土公司“ 广西南宁 ; 引言 我国岩溶发育地区面积广阔“ 工程建设中以灰岩’ 白云岩等硬 质岩作为基础 如基坑’ 基桩 持力层很多“ 基岩的完整性情况对工 程的安全性具有重要意义“ 岩土工程勘察规范 ’ 建筑地基基础设 计规范 要求查明基础持力层;* 基桩为;倍桩径 深度范围 内的岩溶发育情况“ 如是否有溶沟’ 溶槽’ 断裂破碎带’ 溶洞’ 软弱夹 层等存在地质雷达作为近十年迅速发展起来的一种地球物理探 测新技术“ 具有分辨率高’ 定位准确’ 快速经济’ 灵活方便’ 剖面直 观’ 实时图像显示等优点“ 目前已在岩土工程勘察’ 工程质量检测’ 生态环境检测’ 文物及考古探测等领域得到了广泛应用工作实践 中“ 我们应用探地雷达对基础持力层完整性进行勘查“ 也取得了良 好的探测效果 图地质雷达探测工作记录示意图 L 周德存 地质雷达探测方法原理 探地雷达是通过发射天线H“ 向地下发射高频 脉冲电磁波 电磁波在地下介质传播过程中发生能 量衰减 频率降低 遇到电磁介质界面时产生反射 透射 折射 散射 绕射 仪器由接收天线S“ 接收到 经地下地层或目的体反射回来的雷达波并将其按次 序排列构成雷达波列图 经进行振幅恢复 滤波等处 理 根据分析雷达波列变化特征来推断地下目的体 或其它地质现象 达到探测目的其工作记录流程 如图所示 地下水 破碎岩石 粘土 溶槽溶洞充填物 软弱 层等与完整岩石在密度 电磁性 导磁系数 电导率 和相对介电常数等“ 存在差异 电磁波在二者中传 播 传播速度 能量衰减 频率变化等明显不同 开展 雷达探测工作具备良好的物理前提探测时 工程 施工一般已开挖到所设计的基础持力层 基岩对雷 达波吸收较弱 采用高频 如M B C“ 雷达天线可 满足探测深度的要求 同时天线较短 避免了基坑 桩孔底宽度较小的局限探测工作通常采用剖面法 7 .“ 其它工作参数视场地岩性特征和勘查要求 而定 /地质雷达在基岩探测中的应用 / 2 工程实例溶洞探测 地下溶洞常为地下水 粘土等充填物所填充 洞 内充填物与基岩相比 一般呈高吸收 低波速的特 性 雷达波在其内部传播行进时 雷达波受吸收能量 衰减强烈 造成雷达波幅的减少和波长的缩短 探测 剖面图上 表现为同相轴波形细窄 幅值较低特征 图M为某工地人工挖孔桩孔底基岩探测实例 桩底 持力层为白云质灰岩 天线频率M Ba C 天线距 O * 沿桩孔底边环型探测图“ -处 以雷 达波波速 O * - 处 存在明显的异常’ 图 F“ 异常上移是因为下挖了 O * 溶洞埋藏深度变浅的缘故开挖发现溶洞 约M O * 洞内充填灰黑色的淤泥质粘土淤泥质 粘土具高吸收 低波速的性质 溶洞发育处表现雷达 波能量急骤衰减 同相轴波形细窄完整基岩为相 对低吸收 高波速的介质 探测剖面上雷达波能量衰 减较慢 同相轴波形相对粗宽 如图 “ 为该溶洞挖 除后再次探测的结果图 “ F“ “ 图/溶洞探测雷达图像 / 2 /软弱夹层探测 在基坑小面积范围内 软弱夹层可视为连续性 较好的反射界面 因介质电磁性差异明显 界面反射 系数较大 电磁脉冲反射信号较强 雷达探测剖面 上 软弱夹层反射同相轴明显 连续图;为在两个 不同工地的探测实例 图 “ 为基坑探测 持力层为 泥质灰岩 直线型探测’ 图 F“ 为人工挖孔桩孔底基 岩探测 持力层为石灰岩 沿桩孔底边环形探测图 “J -处和图F“ -处 出现明显的波形相对 细窄的连续同相轴异常图 F“ 甚至于 -处出 现了二次反射 这是因该孔基岩对雷达波的能量吸 收较低 夹层埋深较浅的原因开挖发现 图 “ 夹 层埋深约; O * 夹层物为灰黑色粘土 为M *’ 图 F“ 夹 层 埋 深M O * 夹 层 物 为 黄 色 粘 土为 * “F“ 图0软弱夹层探测雷达图像 P 西部交通科技 6 7 8 , 9 “ . 7 . . 7 道 路 工 程 / 2 0溶槽探测 岩面起伏 石芽 溶沟 溶槽等在基坑内常有基 坑中间粘土充填或是半边岩石半边泥“ 有时由于开 凿困难“ 施工队常用碎石填平形成基坑全为岩石的 假象“ 如果验收不到位对工程基础的安全影响很大 溶槽部位含水破碎岩石或粘土等充填物为高吸收 低波速的介质“ 且雷达波在浅埋杂乱碎石和两种介 质接触界面产生多次反射 散射 浇射等原因“ 探测 剖面上呈现雷达波能量衰减快“ 波形细窄“ 同相轴杂 乱的特征“ 而完整基岩部位波形相对粗宽 同相轴相 对连续规则图K是在某工地基坑探测“ 分别于基 坑左侧 图 中部F图 右侧图 发育充填溶 槽的探测结果图“ 探测天线频率M Ba C“ 天线距 O *“ 点距 O *“ 均为直线型探测“ 雷达图像上溶 槽部位和完整岩石分界清晰 F 图1溶槽探测雷达图 / 2 1裂隙 溶缝 探测 相对溶槽来说“ 裂隙宽度小“ 可类似看作直立的 板体“ 探测剖面上“ 裂隙发育处常呈弯曲双曲线形态 的同相轴异常特征“ 同相轴波形相对粗宽图是 某工 地 基 坑 探 测“ 基 岩 为 石 灰 岩“ 天 线 频 率M Ba C“ 天线距 O *“ 点距 O *“ 直线型探测雷 达剖面图上“ 裂隙反映清晰 图3裂隙探测雷达剖面图 0结束语 探地雷达应用于基础持力层完整性探测要获得 良好的探测效果“ 充分结合工程场地实际地质条件 岩性特征“ 选择适合的仪器工作参数和观测方法是 关键场地内存在抽水泵 铁锹 钢模等以及基坑 桩孔边存在的地质体对雷达探测干扰很大“ 工作中 应注意清除和分析识别“ 并在实践中不断积累经验“ 只有这样“ 才能更好的解释雷达图像“ 使分析结果更 接近于实际情况 参考文献 ’ 王惠濂O探地雷达概论S’ O地球科学中国地质大学学 报O 收稿日期M I P 作者简介 周德存 P J M O P “ 男 “ 壮族“ 广西邕宁县 人“ 主要从事物探与检测工作 I