不同地質(zhì)條件下地質(zhì)雷達電磁波的反射特征分析

(貴州交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 貴州 貴陽 550008)

1 引言

近年來，隨著我國對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的力度加大，隧道工程量越來越大，而對隧道掌子面前方地質(zhì)情況的預(yù)測是至關(guān)重要的。

地質(zhì)雷達是一種方便快捷的無損檢測技術(shù)，它是利用高頻電磁脈沖對地質(zhì)巖土體進行探測，電磁脈沖信號在不同的地質(zhì)介質(zhì)里發(fā)生傳播和反射，反射信號被天線所接收0。工程人員通過對接收到的反射信號的處理和分析，就可對探測的地質(zhì)目標(biāo)進行識別。

2 反射特征分析

2.1 完整巖土體

對于完整的巖土體而言，由于其介電常數(shù)較差異較小，電磁波在內(nèi)部傳播時很少會遇到介電常數(shù)發(fā)生變化而應(yīng)起到電磁波反射的情況，只有當(dāng)內(nèi)部出現(xiàn)一些因風(fēng)化而產(chǎn)生的裂隙或者是有一部分的含水情況時才會造成電磁波反射信號的增強，但是完整巖體或是土體總體上的電磁波反射信號是電磁波反射信號頻率為較均勻中高頻，信號頻率變化較小，同相軸連續(xù)，振幅較弱，如圖1所示0。

圖1 完整巖土體

2.2 斷層破碎帶

由于斷層的上下盤的相互錯動，致使斷層的巖石破碎，而斷層以外的其他部分巖土體較介電常數(shù)較均勻。當(dāng)?shù)刭|(zhì)雷達的電磁波在巖土體內(nèi)部傳播時，由于斷層破碎帶的介電常數(shù)發(fā)生急劇的變化，電磁波遇到極不均勻的斷層破碎帶就會發(fā)生顯著的電磁波信號反射。同時，由于其巖石較破碎，電磁波反射的信號是不均勻的，電磁波反射信號頻率為不均勻的低中頻，信號頻率急劇變化規(guī)律性差，同相軸錯亂，振幅較強，如圖2所示0：

圖2 斷層破碎帶

2.3 節(jié)理裂隙密集帶

在巖土體的裂隙和節(jié)理較為密集的地方，由于其內(nèi)部往往存在有水，因此該處的介電常數(shù)較其他地方變化較為明顯。地質(zhì)雷達電磁波傳播時，在節(jié)理裂隙密集帶電磁波的反射信號會較為顯著，反射信號頻率為均勻中低頻，信號頻率較規(guī)則且很快的變化，同相軸較錯段，振幅較強，如圖3所示0：

圖3 節(jié)理裂隙密集帶

2.4 富水帶

在富含水的巖土層，由于其巖土體內(nèi)部含水量較高，因此地質(zhì)雷達電磁波在傳播時受到水的影響較為顯著電磁波反射信號會產(chǎn)生震蕩現(xiàn)象，電磁波反射信號頻率為均勻的低頻，信號頻率按規(guī)律快速變低，同相軸連續(xù)或較為連續(xù)，幅值較強，如圖4所示0。

圖4 富水帶

2.5 巖溶

當(dāng)巖溶內(nèi)部富含泥土或是水時，地質(zhì)雷達電磁波在傳播時其變化特征與富含水的巖土層較相似，會出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象，且電磁波反射信號頻率為均勻的低頻，信號頻率突然變化且較規(guī)則，同相軸連續(xù)不錯段，幅值較強。如圖5所示0。

圖5 巖溶

3 結(jié)語

（1）完整巖土體電磁波反射信號頻率為較均勻中高頻，信號頻率變化較小，同相軸連續(xù)，振幅較弱；

（2）斷層破碎帶電磁波反射信號頻率為不均勻的低中頻，信號頻率急劇變化規(guī)律性差，同相軸錯亂，振幅較強；

（3）節(jié)理裂隙密集帶電磁波反射信號頻率為均勻中低頻，信號頻率較規(guī)則且很快的變化，同相軸較錯段，振幅較強；

（4）富水帶電磁波反射信號頻率為均勻的低頻，出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象，信號頻率按規(guī)律快速變低，同相軸連續(xù)或較為連續(xù)，幅值較強。

（5）巖溶內(nèi)部富含泥土和水時，有震蕩現(xiàn)象產(chǎn)生，且電磁波反射信號頻率為均勻的低頻，信號頻率突然變化且較規(guī)則，同相軸連續(xù)不錯段，幅值較強。

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