2006年10月
地 质 找 矿 论 丛 Vol.
21 Sup.
Oct.2006
收稿日期:2006207203
作者简介:余中明(19692),男,湖北沔阳人,高级工程师,硕士研究生,1991年毕业于桂林冶金地质学院物探系,现就读于中国地质大学工程硕士班,从事金属矿床地球物理探矿工作。
地质雷达探测工程的几个问题
余中明1,2,丁强2
(1.中国地质大学,武汉430074;2.中国冶勘总局中南地质勘查院,武汉430081)
摘 要: 地质雷达(GPR )探测技术在浅层地质勘探领域广泛应用,并取得较好的应用效果。文章针对消除干扰的方法、关于防空洞探测、关于公路路面检测和隧道衬砌质量检测、地下岩溶探测等内容进行了探讨。
关键词: :地质雷达(GPR )探测;空洞探测;路面检测;隧道衬砌质量检测;地下岩溶探测中图分类号: P631 文献标识码: A 文章编号: 100121412(2006)S020182203
0 引言
地质雷达(GPR )探测技术在国内浅层地质勘探
领域的应用,近10年来已从试用到普及推广的阶段,有关行业部门甚至在拟订地质雷达探测规范(试行)。毫无疑问,地质雷达探测以其具有的无损、快速和高精度的优势在岩土工程勘探领域取得了较好的应用效果,但是,并不是所有的地质雷达探测工程都取得了较好的应用效果。
本文以作者近10年来所参与和主持完成的地质雷达探测工程为例,评说地质探测的应用效果。
1 干扰因素
早期的地质雷达用户会或多或少地遇到过皮尺
和高压电线的干扰。图1给出了地质雷达探测过程中的皮尺干扰图像,其原因是将皮尺置于探测剖面线上,而雷达天线沿皮尺移动所致。产生这种皮尺干扰图像的原因是入射电磁波除向下介质传播外,还沿皮尺传播,这部分沿皮尺传播的电磁波被接收天线接收,从而在雷达图象上形成“X ”形的反射波同相轴,“X ”同相轴的交点所对应的位置为置于地面皮尺的中点。早期地质雷达探测用户可能都遇到
过类似问题。消除干扰的方法很简单,即不采用皮尺(或测绳)定点,采用其他方法(如油漆、纸屑等)定
点。
图1 因皮尺而产生的干扰图像
Fig.1 Tape scale disturbance image
此外,探测场地内的架空电线、电缆亦有可能产生类似皮尺的干扰图象。选择恰当的雷达天线布设方向,可消去或降低此类干扰。
2 关于防空洞探测
我国在上世纪50～60年代修建有大批的防空洞,在现代城市建设中,经常遇到需要探明城市防空洞空间位置的工程项目。笔者曾多次采用地质雷达探测防空洞,其中既有非常成功的例子,也有失败的教训。通过总结,笔者认为对于干燥无充水的、堆砌
整齐的防空洞探测效果尤其明显(图2),而对于充填有地下水、淤泥的防空洞,雷达图象则显示得不很清晰,无论怎样改变工作参数,包括天线中心频率、天线距、点距、采样率,或对资料进行滤波、偏移处理等(当然通过改变工作参数,可以增强分辨率提高探测效果)均不能达到理想的效果。要确定其空间位置,更多的是需要“推断解释”
。
图2 武汉某高校无充填防空洞地质雷达图像
Fig.2 GPR image of air 2raid shelter in
a university in Wuhan
(点位2.2m 处为主洞,4.2m 处为附洞)
关于防空洞探测的应用效果,并不难理解。淤塞或充水的防空洞洞体和周围介质存在的介电常数差异不大,而干燥无充水的、堆砌整齐的防空洞洞体和周围介质存在显著的介电常数差异,从而导致在这两种情况下,雷达图像的不同反映。
图3 潭邵高速公路某段路面及路基的检测图象
Fig.3 GPR image of surface and base of
Tanshao highway
3 关于公路路面检测和隧道衬砌质量
检测
采用地质雷达进行公路路面和隧道衬砌质量检测,具有检测面广、无损、快速的优点,检测质量和精度较高。在路面检测中,各结构层具有良好的成层性,且结构层之间具有一定的介电常数差异,因而在
路面检测的雷达图象上,雷达反射波的同相轴具有很好的连续性。对于路面检测各结构层厚度,只要
能正确取得雷达波在介质中传播的波速,就能获得较好的检测精度,检测精度可以达到厘米级。图3为潭邵高速公路某段的检测图象[2]。
4 地下岩溶探测
对地下岩溶探测的物探方法可谓种类繁多,有常规电法、高密度电法、地震波法、瑞雷波法、陆地声纳法等,探地雷达技术的应用为地下岩溶探测又增添了一个强有力的手段,作者曾进行了几十项有关岩溶雷达探测的工程,绝大多数取得较好的应用效果。岩溶区与围岩介电常数的差异是采用地质雷达方法探测地下岩溶的应用前提,若是漏斗型岩溶,则在雷达图象上岩溶区的强反射波区从覆盖层至基岩内岩溶区具有连续性,图4为典型岩溶区地质雷达图像[1]
。
图4 开口溶洞的地质雷达图像
Fig.4 GPR image of a open karst cave
5 地质雷达对其他目标物的探测
地质雷达在考古、水下抛石层厚度探测、分辨冻
土非冻土界限、滑坡勘察中滑移面探测的应用实例并不是很多,关于这方面应用效果得有待进一步提高、总结。
6 结语
通过大量的工程实例证明,地质雷达技术在浅层地质勘探领域应用取得较好的应用效果。
3
81第21卷 增刊
余中明等:地质雷达探测工程的几个问题
质雷达方法效果并不明显,如采用地震映像、瑞雷波法探测则效果更好,另外,采用综合物探方法进行对比分析是提高探测准度的重要手段。
对采集的原始数据进行更多的处理,使地质雷达探测成果图像化、可视化是地质雷达探测发展的方向之一。参考文献:
[1] 李大心.探地雷达方法与应用[M].北京:地质出版社,1994.
[2] 王兴泰.工程与环境物探新技术新方法[M].北京:地质出版
社,1996.
COMMENTS FOR GROUND PROSPECTI NG RADAR(GPR)
ENGI NEERI NG APPLICATION
YU Zhong2ming1,2,DING Q iang2
(1.China universit y of geology,W uhan430074,China;
2.China metall urgical and geological p ros pecting general bureau
center_south burrau,W uhan430081,China)
Abstract: GPR has been widely used in geological exploration at shallow dept h wit h good result s.This paper discusses elimination of dist urbance,detection of air2raid shelter,check up of road surface and lin2 ing quality of channel and detection of karst cave.
K ey Words: GPR detection;cavity detection;check up of road surface;lining quality of channel;detec2 tion of karst cave
(上接第170页)
I NTEGRATED APLLICATION OF HIGH DESITY RESISTI VITY AND
TRANSIENT E LECTROMAG NETIC TECH NIQUE TO K ARST
I NVESTIG ATION I N ENGI NERI NG SITE
L U G ui2qing,XIA Jin2ru,CHEN Jin2bo
(W uhan Kedao Geophysical I nf ormation Engineering Co.lt d,W uhan430081,China)
Abstract: The paper int roduces working p rinciple and met hods and t he characteristics of high density re2 sistivity and t ransient elect romagnetic technique,and p resent s working p rocedure of t he two techniques for locating karst or karst develop ment zones in enginerring sites of t he case examples.High density resis2 tivity technique is effective for locating karst dist ributio n,t racing cataclastic fault zones,pipeline investi2 gation,determining underground water,mining cavities and landslide and t he result is audio visual t hus easy to interp ret;t ransient elect romagnetic technique is sensitive to detect target s wit h low resistivity, such as aquifers,karst,column collap se etc.Integration of t he two techniques is more effective to solve t he engineering p roblems.
K ey Words: high density resistivity technique;t ransient electric magnetic technique;p rinciple;case ex2 ample
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