探地雷达在探测墩下隐伏岩溶中的应用

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1、第23卷第2期重庆工学院学报(自然科学)2009年2月Vol.23No.2JournalofChongqingInstituteofTechnology(NaturalScience)Feb.2009X探地雷达在探测墩下隐伏岩溶中的应用李大虎(成都理工大学信息工程学院,成都610059)摘要:介绍了探地雷达工作原理、工程物探仪器设备及工作方法.岩溶的空间分布和物性特征为探地雷达进行岩溶地球物理探测提供了基本前提条件.在已有的探测实例中应用探地雷达方法基本查明了岩溶的分布范围和充填性质,从而为岩溶区的岩土工程勘察和评价提供了有效手段及依据.关键词:探地雷达;岩溶;灰岩中

2、图分类号:P631文献标识码:A文章编号:1671-0924(2009)02-0050-05ApplicationofGround2PenetratingRadarinDetectingHiddenKarstunderPierLIDa2hu(CollegeofInformationManagement,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China)Abstract:Thispaperintroducestheworkingprinciplesofgroundpenetratingradar,engineeringg

3、eophysi2calprospectingequipmentandworkingmethods.ThespacedistributionandphysicalcharacteristicofkarsthavesuppliedabasicprerequisiteforkarstprospectingwithGroundPenetratingRadar(GPR).ThisarticlegivesprospectingexamplesaboutapplicationofGPR,andfindsoutdistributionandfillingcharacteristics

4、ofkarst,andsupplieseffectivemeasuresandfoundationforgeotechnicalengineeringprospectingandevalua2tioninkarstarea.Keywords:groundpenetratingradar;karst;limerock岩溶(又称喀斯特)是可溶性岩层在水的化学次具有溶解力(如含CO2)和足够流量的水,同时和物理溶(浸)蚀作用下,产生沟槽、裂隙和空洞,还要有地表水下渗和地下水流动的通道.通常在以及由于空洞顶板塌落使地表产生陷穴、洼地等厚层、质纯、粒粗的灰岩中发育强烈、规模大,

5、当层现象和作用的总称.岩溶发育首先应有可溶性岩薄、质杂、致密时发育程度明显减弱.在与非(弱)层,包括碳酸盐类岩石(如石灰岩、白云岩)、碳酸可溶岩接触处(如灰岩层顶部)及各类结构面处盐类岩石(如石膏)和卤素类岩石(如岩盐)等,其(如节理、裂隙、破碎带)的岩溶常常较晚发育.在X收稿日期:2008-09-04作者简介:李大虎(1982—),男,安徽人,硕士研究生,主要从事工程地球物理探测方面的研究.李大虎:探地雷达在探测墩下隐伏岩溶中的应用51覆盖型岩溶分布区,由于水对覆盖土层的潜蚀作介质传播过程中遇到不同的波阻抗界面时,将产用,常产生土洞和塌陷.土洞一般多见于粉性土层生反

6、射波和透射波.反射和透射遵循反射与透射中的地下水位变化幅度带以内.定律.反射波能量大小取决于反射系数R,反射系岩溶勘察宜采用工程地质测绘和调查、物探、数的数学表达式为钻探等多种手段结合的方法,查明工程范围及有R=[(ε1)1/2-(ε2)1/2/(ε1)1/2+(ε2)1/2]影响地段的各种岩溶洞隙和土洞的位置、规模、埋(1)深,以及岩溶堆填物性状和地下水特征.就单个洞式中:ε1和ε2分别表示反射界面两侧的相对介电体本身来说,洞体的形态、大小、堆填物性质以及常数.顶板厚度常常是岩土工程评价中最关心的要素.由式(1)可知:反射系数的大小主要取决于反由于岩溶发育区的洞(缝

7、、隙)与其围岩(灰岩等)射界面两侧介质的相对介电常数的差异.差异越及围岩与其上覆地层之间往往具有明显的物理性大反射系数越大,反射波信号越明显.经过地下地质,且洞(缝、隙)的发育往往具有一定的规律性,层界面或目标体的表面反射后返回地面,为接收所以物探技术可以在岩溶的勘察中发挥作用.近天线所接收.电磁波在介质中传播时,其路径、电年来常用方法有浅层地震法、高密度电阻率法和磁场强度与波形将随所通过的介质电磁性质及目探地雷达方法.钻探往往以点代面,而利用物探手标体的几何形态变化而变化,因此,根据接收到波段可以弥补钻探的不足,较准确地反映溶洞的形的旅行时间、波幅