隧道桥梁岩溶地质雷达、高密度电法探测应用.pdf

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1、交通建设建材与装饰2015年10月隧道桥梁岩溶地质雷达、高密度电法探测应用123李学文范明坤杨华（1.迪庆州公路管理总段机械化养护与应急中心云南香格里拉6744002.云南航天工程物探检测股份有限公司云南昆明6502173.云南工程建设总承包公司云南昆明650011）摘要：本文以渝湘高速公路洪酉段桥基岩溶物探岩溶勘察为实例，主要讲述的灰岩地段桩基施工过程中，利用探地雷达、高密度电法对人工挖孔时对桩底的地质是否有溶洞、断层、破碎带、富水进行探测，为业主、设计、施工单位提供勘察报告，优化设计参数提供依据、指导施工、确保施工过程安全、工程实体质量满足设计及规范要求。关键词：溶岩；裂隙；地质

2、雷达；高密度电法中图分类号：P631.3文献标识码：A文章编号：1673-0038（2015）40-0300-02前言探地雷达与通信雷达技术极为相似，都是依据不同频率的天探地雷达以其分辨率高、定位准确、快速经济、灵活方便、剖线向目标体发射电磁波来确定目标体的形状和位置的。同时，电面直观、实时图像显示等优点，备受广大工程技术人员的青睐。磁波的传播理论与地震弹性波有很多相似之处，因此，探地雷达随着基础建设步伐加快，公路、铁路、水利等工程的建设发展，其波的解释与地震反射波法的解释也很类似。根据波动理论，电磁中路线受地形的控制，在建设过程中必须架桥或挖隧道穿越山波的传播遵从下列公式：-jω（

3、t-r/v）地。在架桥过程难免就要挖桩，由于工程地质条件和水文地质条P=P件复杂多变，桩基工程开挖风险极大。施工区在灰岩地区，受岩式中：v为电磁波的传播速度；r为电磁波传播的距离；ω为溶的影响可能产生涌水、突泥等不良地质灾害。电磁波的角频率，ω=2πf。探地雷达使用的是高频电磁波，频率在为解决施工过程中的困扰，采用物探手段高密电法主要是解10~2000MHz左右，其传播速度主要由介质的介电常数大小来决决范围面积大，地形条件不利于地质雷达开展的工作，同时解决定。电磁波在某一介质中传播时，遇到不同的波阻抗界面（如隧埋深大于35m的地层下的岩溶分布状态。为施工提出合理的设道的脱空、不密等）

4、将会产生反射和透射，其反射能量取决于反计方案。射系数R：1基本原理姨ε1-姨ε2R=（1）高密度电阻率法是一种阵列勘探方法，也称自动电阻率姨ε1+姨ε2系统，是直流电法的发展，其功能相当于四极测深与电剖面法的式中：ε1、ε2分别为反射界面上下两层介质的相对介电常结合。基本原理是通过电极向地下供电形成人工电场，其电场的数。由上式可见，如在混凝土衬砌体与围岩之间，二次衬砌与初分布与地下岩土介质的电阻率ρ大小有关，通过对地表不同部期支护之间，以及衬砌体内部存在空洞、不密实、离析等缺陷时，位的人工电场测量，记录地下介质视电阻率ρs的分布，推断解释由于空气（或者离析物）相对混凝土的介电常数差异

5、较大就会形地下地质结构特征。该方法对围岩破碎含水，视电阻率明显降成波的反射，这就为探地雷达检测隧道工程质量创造了良好的低，完整、坚硬岩土的视电阻率明显高于断裂破碎带和富水围岩地球物理条件。的视电阻率。高密度电法测量选用工程勘察中最常用的温纳装数据处理：置（如图1）。测量时，AM=MN=NB=AB/3为一个电极间距，探测深（1）参与解释的雷达剖面应清晰。度为AB/3，A、B、M、N逐点同时向右移动，得到第一层剖面线；接（2）解释前宜做编辑、滤波、增益等处理。情况较复杂时，还宜着AM、MN、NB增大一个电极间距，A、B、M、N逐点同时向右移进行道分析、FK滤波、正常时差校正、褶积、速度分

6、析、消除背景动，得到另一层剖面数据；这样不断扫描测量下去，得到倒梯形干扰等处理。断面。（3）结合地质情况、电性特征、探测体的性质和几何特征综合分析。必要时应考虑影响介电常数的各种因素，制作雷达探测的正演和反演模型。在数据处理及解译过程中，必须要结合前期勘察资料，如有必要还可配合围岩及岩石的波速测试。图1温纳装置断面扫描示意图2探测方法及测线布置（2）探地雷达的工作原理是运用瞬态电磁波的理论，通过宽（1）探测方法有两种：高密度电法，地质雷达法。频带时域发射天线，向介质发射高频短脉冲电磁波。波在介质传（2）布置原则播过程中遇到不同电性介面就会产生反射，再由接收天线接收①一般在桥桩的地表位

7、置垂直于线路布置测线，当左右幅桩反射回来的信息，由计算机将接收回来的数字信息进行计算处在平面上距离小于5m时，左右幅共一条测线，大于5m时，各布理和分析，便可识别不同界面反射体的形态，并能确定目标体的置一条测线；空间位置。②探测过程中，在发现有溶洞位置，沿线路方向布置纵剖面，·300·2015年10月建材与装饰交通建设进一步查清溶洞的形态。弱，为溶蚀或粘土充填区。这些异常均出现在裂隙附近，推测是3应用实例与分析由于地下水沿着裂隙的长期作用引。由于该桩孔桩底