地质雷达在水坝地质检测中的应用

　　摘要：地质雷达是一种快速、便捷的无损伤探测技术，它对水库坝体不良地质条件有较好的探测结果。本文以某水库坝体检测为例，阐述了地质雷达在岩土地质过程中的成功应用，为地质雷达在坝体检测中积累经验。
　　关键词：地质雷达，水坝，地质检测
　　
　　
　　在我国东南沿海山区，分布着许多大大小小的水库。这些水库大部分是上世纪七十年代和八十年代、有些甚至是大跃进年代修建的。经过几十年的使用运行后，这些堆土坝或土石混合坝水库，多多少少存在一些安全隐患，很有必要进行坝体质量检测评价，检测评价需要了解坝体是否有粘土心墙及其分布情况、坝体各土层的分布、坝基下岩土层中的裂隙、缺陷等不良地质现象发育情况和坝体是否存在裂隙、松软土等不良地质现象，为及时作出安全预报和加固坝体设计提供准确的参数。
　　地质雷达是一种快速、便捷不破坏坝体下的无损伤探测技术，它对坝体不良地质条件有较好的探测结果。
　　1地质雷达探测的基本原理
　　福建东辰综合勘查院从瑞典引进了一套具有国际先进水平的地质雷达，该设备可在无破损的条件下准确探测地下40米以上的断层、溶岩、滑动面等地质情况。这种地质雷达由于使用了高频宽频带短脉冲及高速采样技术，其勘探分辨率高于其它物探手段，探地雷达利用高频电磁波（主频为数十兆赫至数百兆赫以至千兆赫）以宽频带短脉冲形式，由发射天线T发出，通过地面进入地下，经地下地层或目标体反射后返回地面，为接收天线R所接收（见图1）。脉冲波行程需时：，当地下介质中的波速v为已知时，可根据测得的时间t值（ns），由上式求出反射体的深度（m），式中X(m)值在剖面探测中是固定的；V值（m/ns）可以用宽角方式直接测量，也可以根据近似计算出。
　　图上对照一个简单的地质模型，画出了波形的记录，在波形记录图上各测点均以测线的铅垂方向记录波形，构成雷达剖面（GPR剖面），经过资料的后处理就可得到地下不同介质的分布情况及介电常数变化面的位置等参数并结合对反射电磁波的频率和振幅等进行处理和分析，便可求得目标体的位置、深度和几何形态。
　　2地质雷达探测应用实例
　　东辰综合勘察院利用地质雷达对福州市罗源开发区南榜水库东岩调节库坝体进行了安全检测，现场采用瑞典MALA地质雷达（RAMAC/GPR）进行探测，主机为CUⅡ，采用的主要技术参数为：1）50MHz非屏蔽天线，天线间距0.3m。2）100MHz屏蔽天线；天线间距0.05m。记录时间、叠加次数和采样率根据实际情况做适当调整。根据实际情况，采用点测和连续扫描两种方式进行探测。
　　2.1含水裂隙的地质雷达图像
　　图3是一裂隙的探测图像，在坝体的右肩岩石出露处探测得到。下图为连续探测得到的图像。从图像中可以看出，出现了圆弧形的反射波界面，反射界面明显，反射面附近波幅显著增强，点测和连续探测结果基本一致。后到坝后查找证实，坝体右肩有1条与坝体中心线近似垂直的压性节理面，检测结果与实际情况吻合。
　　
　　图3坝体下方为含水裂隙的雷达图像
　　2.2坝体土层地质雷达图像
　　地质雷达对坝体内土层有较好的探测效果，如图4所示。从图像可以看出，坝体上部是灰绿色的含角砾填土，中部为厚薄不均匀的黄褐色的素粘土，
　　
　　图4坝体及其下方不同地层的雷达图像
　　2.3坝体基底的地质雷达图像
　　经本次地质雷达探测表明坝基底部是呈中风化岩石，局部为碎块状强风化的基岩，经钻探证实，厚度与深度基本吻合。
　　
　　图5坝体基底地层的雷达图像
　　3结语
　　通过地质雷达的检测，准确反映了这个水库坝体的安全状况，为水库的安全管理提供了准确的数据。通过这次采用地质雷达对坝体进行检测和地质预测，总结了一些经验。
　　（1）采用地质雷达探测水库坝体，检测地质状况是一种快速便捷、对坝体影响小的探测方法。
　　（2）在实施探测的同时，可对采集到的雷达波形进行粗略判断，如发现异常状况，应反复探测并采用不同的探测方式（点测和连续探测），从而确保探测的准确性。
　　（3）采用100MHz天线可对坝体下方10m范围内的地质状况做出较好的判断，不同的不良地质状况，可能有相似的雷达图像，因此，结合坝体地质观察，可以提高判断的准确性。由于实际坝体修筑中，填料相差不大，这些都在本次地质雷达的探测中有较为明显的表现，同时对探测的结果有较直观。
　　（4）探测过程中经常会有干扰因素存在，如空中电线、行驶中的车辆，因此，如何正确识别干扰，从而得到正确的分析结果至关重要。
　　（5）地质雷达是一种正在不断发展的无损探测技术，对不良地质状况的探测效果良好，与少量的钻探验证工作结合可对雷达图像异常情况的解释判断。
　　参考文献
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　　[2]高才坤，郭世明.采用地质雷达进行掌子面前方地质情况预报[J].地质与勘测,2000,3:11-13
　　[3]福建东辰综合勘察院.地质雷达坝基检测报告2007,10
　　
　　
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