地質(zhì)雷達(dá)在地下水檢測(cè)中的應(yīng)用

林惠燕

【摘 要】地下水作為建筑施工和地質(zhì)工程施工中必須要考慮的問(wèn)題，對(duì)于工程線路的設(shè)置和工程施工技術(shù)的選取都有著十分重要的意義，因此要想做好工程的施工準(zhǔn)備工作，就必須要先對(duì)該地區(qū)的地下水進(jìn)行準(zhǔn)確的探測(cè)和檢測(cè)。

【關(guān)鍵詞】地質(zhì)雷達(dá)；探測(cè)技術(shù)；管道異常

0.引言

地質(zhì)雷達(dá)作為一種集合了目前較高科技的檢測(cè)設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)待探測(cè)物體的定位以及相關(guān)信息的搜集，最重要的是還可以在探測(cè)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的位置和形態(tài)的圖像生成，這是目前其他的探測(cè)設(shè)備所不具備的。由于其在應(yīng)用中有著諸多的使用優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于礦產(chǎn)、水利、電力以及鐵路工程的相關(guān)研究和探測(cè)活動(dòng)中。尤其是隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的進(jìn)一步加快，我國(guó)的各種市政工程建設(shè)也突飛猛進(jìn)，這種情況下要想實(shí)現(xiàn)對(duì)公路橋梁以及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施工程的優(yōu)質(zhì)建設(shè)，就必須要對(duì)現(xiàn)有的地質(zhì)情況進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和定位，尤其是潛藏于地下的地下水資源的流向和流量問(wèn)題，如果處理不當(dāng)不僅會(huì)影響施工的進(jìn)度，還會(huì)影響工程的施工質(zhì)量以及后續(xù)使用過(guò)程中的排水問(wèn)題。地質(zhì)雷達(dá)作為一種新型的地質(zhì)情況的探測(cè)設(shè)備，在對(duì)水文情況的檢測(cè)過(guò)程中，會(huì)通過(guò)電磁波的傳輸和反射情況來(lái)識(shí)別地下水的分布情況，并且可以根據(jù)信號(hào)的不同波長(zhǎng)和強(qiáng)度，來(lái)推測(cè)地下水的位置和流量。

地質(zhì)雷達(dá)歸根結(jié)底是一種地球物理方法，具有地球物理方法的共同特征，但是在實(shí)際的操作過(guò)程中，又同其他的地球物理方法有所區(qū)別，主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：①地質(zhì)雷達(dá)具有較其他探測(cè)設(shè)備更高的分辨率和識(shí)別率，可以更加準(zhǔn)確的定位和繪制待測(cè)物體。②地質(zhì)雷達(dá)具有較強(qiáng)的無(wú)損性特點(diǎn)，也就是說(shuō)在使用和探測(cè)的過(guò)程中可以不對(duì)待測(cè)物體和周圍的地質(zhì)環(huán)境造成損害。③地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)效率高，也就是說(shuō)這種方式同以往的探測(cè)方式相比，可以實(shí)現(xiàn)更加簡(jiǎn)便的操作，一點(diǎn)程度上提高了工作效率。④ 地質(zhì)雷達(dá)可以再探測(cè)后形成直觀的探測(cè)結(jié)果，也就是說(shuō)它說(shuō)獨(dú)具的圖像顯示功能，可以更加直觀的反應(yīng)待測(cè)物體。⑤技術(shù)難度大。也就是說(shuō)由于地質(zhì)雷達(dá)的作用原理是通過(guò)電磁波的傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以在實(shí)際的操作過(guò)程中需要較為嚴(yán)格的實(shí)施環(huán)境，因而也就一定程度上加大了施工難度。

1.國(guó)內(nèi)外地質(zhì)雷達(dá)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)際上對(duì)于地質(zhì)雷達(dá)這種新技術(shù)的研究和實(shí)驗(yàn)一直都在進(jìn)行，并且經(jīng)歷了近 “聯(lián)合”、“移植”和“借鑒”等幾個(gè)階段，雖然經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究得到了一定的發(fā)展成果，但是還存在一些未解決的技術(shù)問(wèn)題。

地質(zhì)雷達(dá)工作原理與特點(diǎn)：

地質(zhì)雷達(dá)的主要工作原理是通過(guò)對(duì)電磁波的傳輸和信號(hào)反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍地質(zhì)情況的分析的一種探測(cè)技術(shù)，其應(yīng)用的主要原理是傳播介質(zhì)的不同導(dǎo)致的電磁波信號(hào)的差異規(guī)律，操作過(guò)程中使用的是高頻電磁波，在信號(hào)接收的過(guò)程中使用的是R天線。

地質(zhì)雷達(dá)相較于傳統(tǒng)的地質(zhì)探測(cè)技術(shù)具有這樣幾個(gè)方面的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：①地質(zhì)雷達(dá)可以實(shí)現(xiàn)更加安全和高效的施工，減少了施工探測(cè)過(guò)程中的繁瑣勞動(dòng)，節(jié)約了人力。②地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的抗干擾能力，也就是說(shuō)操作過(guò)程中只受到電磁波傳輸信號(hào)的好壞影響，而不會(huì)受到天氣以及環(huán)境的限制。③地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)直觀的成像，并且可以提供較高分辨率的圖像供探測(cè)結(jié)果分析。④地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更加高效的數(shù)據(jù)采集，簡(jiǎn)便易行。

2.工程案例

某居民住宅區(qū)內(nèi)的一個(gè)地下排水管被施工過(guò)程中的樁基擊穿，這種情況下不僅導(dǎo)致了污水的大量外泄，還形成了地表的下陷，為了更好的進(jìn)行維修和施工，必須要對(duì)管道的排水管的漏水情況進(jìn)行探測(cè)，下面就采用地質(zhì)雷達(dá)方式進(jìn)行施工探測(cè)。

2.1探測(cè)技術(shù)

由于地下存在水喝巖石，砂石等幾種物質(zhì)，要想較快的區(qū)分出水的位置和流量，就必須要從水的特殊屬性入手，因?yàn)樗膶?dǎo)電率明顯的高于其他兩種物質(zhì)，所以在探測(cè)過(guò)程中，可以采用電流探測(cè)的方式。①可以根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)的電磁波的反射情況，確定出電流較大位置為水。②根據(jù)電磁波的變化情況，確定水的流向問(wèn)題。

在對(duì)本次地質(zhì)情況進(jìn)行探測(cè)的過(guò)程中，施工人員通過(guò)對(duì)塌陷位置的布設(shè)剖面來(lái)實(shí)現(xiàn)，總共的布設(shè)長(zhǎng)度為十二米，其中打點(diǎn)的間隔為一米，總共布設(shè)的測(cè)量點(diǎn)為七十個(gè)。

2.2探測(cè)資料解釋與分析

在本次探測(cè)中，混凝土管道的周邊情況為探測(cè)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，所以為了確定混凝土管道周圍是否存在異常的水流破壞情況，必須要采用多種方式對(duì)其進(jìn)行定位和繪制圖像以及頻譜分析。

2.2.1富含水異常

在發(fā)射電磁波的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，電磁波進(jìn)入傳播介質(zhì)的速度較快，而反射回來(lái)的速度較慢，這種情況顯示管道內(nèi)存有較多的地下水。又因?yàn)樵诠艿乐挟a(chǎn)生了連續(xù)負(fù)波，所以表面該區(qū)域的能量較弱，水含量較高。

2.2.2管道異常

在測(cè)量活動(dòng)開(kāi)展前，一定要對(duì)周圍的環(huán)境進(jìn)行處理，要保證測(cè)量場(chǎng)地的平整，避免由于地形和地勢(shì)影響測(cè)量的結(jié)果。

通過(guò)對(duì)該區(qū)域的探測(cè)和圖譜的繪制可以發(fā)現(xiàn)，管道周圍的區(qū)域?yàn)榈湍芰繀^(qū)，而右側(cè)不遠(yuǎn)位置有一個(gè)較為明顯的高能量區(qū)，并且呈現(xiàn)出圓弧形。這也就表示圓形的封閉區(qū)內(nèi)存在著水流的異常。進(jìn)一步通過(guò)對(duì)高頻波的發(fā)射和回收我們可以發(fā)現(xiàn)，管道內(nèi)存有大量的污水，所以導(dǎo)致了其呈現(xiàn)出一個(gè)特定形狀的波頻。

2.2.3其他各典型測(cè)線的解釋

測(cè)線6與1附近管道異常特征存在明顯差別，差別在于圓形異常區(qū)內(nèi)高能量高頻率的信號(hào)基本不存在，推斷管內(nèi)的污水排出較多；7線管道異常特征極不明顯，其他測(cè)線上的圓形異常區(qū)在該測(cè)線上基本不存在，推斷該區(qū)域的排污管被管樁打碎，推斷管內(nèi)的污水排出多、且有較多泥沙流入，因?yàn)槟嗌车某煞趾秃繘Q定了具有較低的導(dǎo)電率，所以如果波頻的變化不明顯，就應(yīng)該判斷為此處的地下水已經(jīng)排出；8 線管道異常顯示為“云狀”，也就是說(shuō)還存在較大面積的污水和泥沙的混合區(qū)域，所以可以推斷該處排污管雖然未被管樁擊穿、但已經(jīng)嚴(yán)重變形，泥沙流入相對(duì)較少、管內(nèi)的污水排出慢。所以要求工程施工人員在制定施工方案時(shí)要充分的考慮這些因素，避免造成二次傷害。

2.3探測(cè)結(jié)果

通過(guò)對(duì)探測(cè)結(jié)果的分析可以得出本次地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)大深度管道有效，采用頻譜分析技術(shù)效果好。 根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)資料分析，排污管被擊穿的位置處在地面可見(jiàn)塌坑一側(cè)。在排污管被擊穿一側(cè)的地質(zhì)雷達(dá)成果資料普遍存在低頻低能量區(qū)域。雖無(wú)明顯的空洞異常特征，但可以推斷該區(qū)域的土體嚴(yán)重松散且含水量較大。

3.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)是一種新型的地質(zhì)探測(cè)方式，由于地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)（GPR）應(yīng)用范圍廣、穿透深度大、非接觸連續(xù)測(cè)量、快速簡(jiǎn)便、結(jié)果直觀等優(yōu)點(diǎn)，其用于地下水探測(cè)以及地下環(huán)境監(jiān)測(cè)已成為水利和物探行業(yè)研究的熱點(diǎn)。由于地下水對(duì)于各種市政工程和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程的施工都有著非常重要的影響，所以地下水的檢測(cè)和探測(cè)技術(shù)也就值得有關(guān)部門(mén)關(guān)注。這種情況下，如何更好的應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的地下水的探測(cè)，更好的為我國(guó)的工程施工服務(wù)，就成為了有關(guān)工程技術(shù)部門(mén)要面對(duì)和解決的又一難題。 [科]

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