地質雷達點測法在橋梁樁基巖溶檢測中的應用

汪賢良

摘 要：本文對地質雷達工作原理進行了簡單的介紹，針對地質雷達點測法在橋梁樁基巖溶檢測中的應用進行了深入的研究分析，結合本次研究，發表了一些自己的建議看法，希望對地質雷達點測法在橋梁樁基巖溶檢測中的應用起到一定的參考和幫助，提高地質雷達點測法的應用效果，更好地完成巖溶檢測工作，為之后的施工打下良好的基礎。

關鍵詞：地質雷達點測法；橋梁樁基巖溶檢測；應用

中圖分類號：TU413 文獻標識碼：A

在西部大開發發展過程中，很多高速公路、橋梁以及隧道的建立都會受到巖溶以及采空區方面因素的影響。想要解決這方面問題，首先要調查清楚采空區以及巖溶的分布和發育情況，僅僅依靠鉆探的方式，很難滿足投資以及工期等方面的要求。地質雷達屬于最近幾年新興的一種勘探方式，與其他勘探方式相比，有著勘探成本低、分辨率高、勘探速度快等優勢，非常適合對巖溶以及采空區分布和發育狀況的調查，本文就此進行了分析研究。

一、地質雷達工作原理

地質雷達主要是借助高頻電磁脈沖波的反射來實現對地下目的體特征以及分布狀況的調查了解。其原理如圖1所示，借助發射天線向地下發射高頻短脈沖電磁波，電磁波在傳播的過程中一旦碰到有電性差異底層或者目標，就會出現透射和反射現象，天線接收反射波，并將其轉化為數字信號，通過電腦以反射波的形式將其記錄，之后對這些數據進行處理分析，可以根據反射波的反射時間、幅度、波形等方面情況，對地下目標的位置、分布以及結構情況進行判斷。

對于地質雷達所探測出的數據，可以借助專門的處理軟件，結合波形、相位、頻率、能量等方面情況，對當前地形中的地下水、溶洞等方面情況進行了解和掌握。因為地質雷達主要是借助發射天線將具有一定寬度的高頻電磁波發射至巖體中，受到巖體中介電常數的影響，會產生不同的反射波，被接收天線接收。雷達的工作以介電常數作為基礎。一般空氣中介電常數為1，巖石大約有4～20，水介電常數為81，見表1。因此，探地雷達對水由非常高的敏感性，主要表現為：第一，地質雷達對于含水率高物質以及水反射極為強烈，有著非常大的反射波；第二，雷達波在其他含水界面的反射波相位與入射波相位剛好是反向；第三，當雷達波通過水體之后，其中的高頻成分會被水體吸收，降低反射波優勢頻率；第四，在雷達波發射過程中，一旦碰到有小型溶洞，將會表現出“雙曲線”反射形式。

二、地質雷達點測法在橋梁樁基巖溶檢測中的應用

（一）采集注意事項

首先，在開展橋梁樁基探測時，需要盡可能地保證談側面的平整性，在進行天線的移動時，需要盡量保持勻速移動狀態，并緊貼測量面，避免信號出現異常。其次，在實際的采集過程中，對于干擾信號，需要及時進行記錄，比如說金屬管件的反射信號等，在之后的判斷過程中，如果不參考現場記錄，會非常容易將干擾物錯誤的判斷為地質異常部位，在進行記錄時，一定要詳細的記錄測線位置以及干擾物性質，方便之后的分析。在移動天線時，要注意打碼，同時對標記位置進行準確記錄。

（二）數據處理

因為樁基底部巖體的組成結構較為復雜，同時不同的介質對電磁波的反射以及吸收程度存在一定的差異性，檢測過程中還會受到外界各方面因素的干擾，導致天線接收的反射波強度變弱，波形較為復雜，很難借助圖像實現對巖體構成的判斷，因此，要做好對接收信號的處理。

一方面是增益調節，借助自動或者手動增益的方式，來實現對雜波的抑制和吸收。通過增益點，可以將不同時段不同的放大倍數進行記錄，清楚地顯示各段的信號。點之間的變化是一個線性變化過程，主要是為了避免因為增益的增加導致“強反射”現象的出現。增益的變化盡量保持平滑，過大會導致出現削頂現象，過小會丟失弱小信號。另一方面是濾波處理，受到高頻信號以及低頻信號的影響，真實有用信號會被掩蓋，借助濾波處理以及時頻變換的方式，可以將其中的低頻和高頻信號出去，最大限度降低外界因素的干擾。濾波可以使水平濾波，也可以是垂直濾波。

（三）雷達圖像分析

通過地質雷達圖像剖面可以更好地解釋地質雷達資料所表達的內容，如果前方介質中有電性差異存在，那么通過對地質雷達剖面圖的分析，就可以找到其中所對應的反射波。雷達剖面圖主要是用來識別有相同反射波組的同相軸。也就是說，當雷達探測到構造斷裂帶時，在剖面圖上會顯示出一條與之對應的曲線，巖溶洞穴的波形則會由眾多細小拋物線共同組成較大區域，與周邊波形的區分十分明顯。大量實踐表明，地質雷達對于溶洞、水、斷裂帶十分敏感，但是受到介電常數等方面因素的影響，實際探測距離往往會短于真實距離。

結語

借助地質雷達點測法，與工程實際情況結合在一起，在橋梁樁基巖溶檢測中有著非常好的應用效果，通過這種方式，可以準確全面的探測出橋梁樁基區域內地質地形實際情況，尤其在巖溶發育的位置以及規模方面的探測，可以為之后施工方案的制定提供有利的參考。但是，在實際的應用中需要注意，使用地質雷達點測法進行地質檢測，探測深度以及精度很大程度上受到巖體性質等因素的影響，越完整的圍巖，其實際探測精度就越高。

參考文獻

[1]黃雯.巖溶地區橋梁樁基處治探討[J].西部交通科技，2016（5）：43-46.

[2]張勇.巖溶地區橋梁沖孔灌注樁施工技術問題分析[J].四川建材，2014（6）：162-163.

[3]張文學，陳壯，等.巖溶區客運專線橋梁樁基沉降和注漿加固研究[J].鐵道建筑，2015（8）：27-31.