城市道路地下空洞探測的地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)探討

摘 要：隨著城市的不斷發(fā)展，人們對道路下的空洞探測技術(shù)提出了更高的要求，除了要滿足分辨率高、速度快等要求外，還應(yīng)增強(qiáng)設(shè)備自身的抗干擾能力和機(jī)動靈活性。本文重點(diǎn)對地下空洞的物性特征及成因進(jìn)行了詳細(xì)地分析，介紹了其相關(guān)技術(shù)方案和原理，以供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：地下空洞 地質(zhì)雷達(dá)技術(shù) 探討

中圖分類號：P315.61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（c）-0045-01

隨著人們不斷開發(fā)和利用城市地下空間，尤其是一些大型的地鐵建設(shè)工程，受地質(zhì)條件和施工環(huán)境很強(qiáng)不確定性和危險(xiǎn)性影響，使得其常常會出現(xiàn)地面下陷或沉降過大等現(xiàn)象。這就要求相關(guān)人員應(yīng)不斷改善探測技術(shù)，使其最大程度上保障人們生命財(cái)產(chǎn)的安全。

1 城市地下空洞的物性特征及形成原因

（1）地下空洞的形成原因。

①受長期振動形成的。目前城市道路由于一些大型機(jī)械及車輛的作用，使得地表長期受振動影響，再加上地下水位不斷下降，使得地下裂隙、孔隙等的壓力不斷降低，最終導(dǎo)致一些深層空隙或裂隙面積都出現(xiàn)了擴(kuò)大的現(xiàn)象，從而使道路地下形成空洞現(xiàn)象。

②受地下水及地質(zhì)的影響。在北方一些城市受地質(zhì)長期運(yùn)動影響使其逐漸形成裂隙，再加上地下水的不斷沖刷，使得裂隙的面積越來越大，最終形成空洞或是使土層變得松散。

③由于基建施工的影響。例如在建筑深基坑或地鐵隧道中的施工，很有可能會因?yàn)榈貙拥臄_動，使得地下水大量滲出，從而導(dǎo)致四周一些泥沙被大量帶走，逐漸形成地下空洞。

④受地下人防工程的影響。我國大多數(shù)的地下人防工程時間已久，有些工程很長時間無人管理，導(dǎo)致很多塌方及破損現(xiàn)象的出現(xiàn)，再加上地下水的沖刷，使得大量泥土相繼流入洞中，從而使人防工程出現(xiàn)大量的空洞。

⑤受管道施工的影響。管道施工尤其是一些非開挖的施工，施工人員往往出現(xiàn)回填碾壓不實(shí)的工作失誤，再加上封堵注漿也878102ed37f960ec75980a1d8b83df84250963c1e2b7e353bc366aaf88938f19不嚴(yán)實(shí)，從而最終導(dǎo)致地下水沿著管道不斷流動，將管道上方的大量疏松泥土帶走，從而形成空洞。

2 地下空洞的物性特征

根據(jù)地下空洞形成的原因，我們可將空洞分為以下三種類型，即含水空洞、空洞及松散土層，這三種空洞雖然類型不同但具有相同的特點(diǎn)，即規(guī)模大小不一、走向和延伸不明顯及形狀不規(guī)則。

通常情況下，地下空洞和其周圍介質(zhì)間存在較大的物性差異，其電阻率值一般高于周圍介質(zhì)，并且介電常數(shù)不高、電磁波的傳播速度較快，而震波的強(qiáng)度衰減較慢；對于含水空洞來說，其能表現(xiàn)出低電阻率的特征，介電常數(shù)大、震波強(qiáng)度的衰減速度較快并且電磁波的傳播速度不高；當(dāng)空洞發(fā)生坍塌現(xiàn)象后，會在洞內(nèi)形成疏松、破碎的堆積物，相比周圍的一些介質(zhì)，其導(dǎo)電性、地震波的傳播速度、介電常數(shù)及衰減特性等也具有一定的差異。

3 地質(zhì)雷達(dá)的工作方法技術(shù)

（1）搜集資料及踏勘現(xiàn)場。搜集探測區(qū)內(nèi)人防工程、地下管網(wǎng)及一些勘探施工的資料，對周圍環(huán)境、地下介質(zhì)及地形進(jìn)行了解，能夠初步確定出運(yùn)用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行工作的前提。另外，還應(yīng)對交通及干擾情況、工作環(huán)境等進(jìn)行了解，以便為日后工作提供更多便利。

（2）布置工作。由于地下空洞規(guī)模及分布特征的特殊性，所以工作人員應(yīng)首先沿著道路的走向來布設(shè)剖面，如果發(fā)現(xiàn)由于目標(biāo)體而引起的異常，應(yīng)對其采用短剖面或十字剖面的方式進(jìn)行重復(fù)探測和加密，然后進(jìn)行確認(rèn)，證實(shí)無異?，F(xiàn)象存在后再開展其它工作。

（3）方法技術(shù)。一是采用觀測方式采集數(shù)據(jù)。探底雷達(dá)在發(fā)射和接受天線的過程中主要采用剖面法，并根據(jù)一定的間距沿著觀測剖面移動，如果在某一測點(diǎn)上得到波形記錄，那么天線就要移向下一測點(diǎn)進(jìn)行觀測，依此類推，就會形成由多條波形記錄組成的雷達(dá)圖像。二是方法試驗(yàn)技術(shù)。城市地下空洞物探工作的開展需要將方法試驗(yàn)作為基礎(chǔ)，主要流程為：在已有的人防工程或方溝中布置試驗(yàn)的剖面，然后開展地質(zhì)雷達(dá)的探測試驗(yàn)，從而選擇出更加科學(xué)合理的工作方法和參數(shù)，對作業(yè)區(qū)內(nèi)的雷達(dá)異常情況的圖像特征進(jìn)行了解，從而確定該方法的有效性。三是選擇工作參數(shù)。能否選擇出合理的工作參數(shù)直接影響到探測的最終結(jié)果，工作參數(shù)的主要內(nèi)容有：探地雷達(dá)的點(diǎn)距、工作頻率、疊加次數(shù)、采樣時窗、天線間距、介質(zhì)電磁波速等，對這些參數(shù)進(jìn)行選擇時，必須利用方法試驗(yàn)來確定。四是探測剖面。探地雷達(dá)會以方法試驗(yàn)為基礎(chǔ)，根據(jù)選擇的參數(shù)和觀測方式對剖面進(jìn)行探測，其主要布設(shè)原則為：最大程度上避免干擾地段的出現(xiàn)，并盡可能保障雷達(dá)剖面走向和被測目標(biāo)體走向相互垂直。

4 地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用條件和影響因素的分析

（1）應(yīng)用條件。

①地下空洞和周圍介質(zhì)存在明顯差異，能夠形成反射。

②要求地下空洞擁有一定的規(guī)模，并且深度和規(guī)模都較大，另外，還應(yīng)使電磁波有能力穿透目標(biāo)體。

③發(fā)射出的電磁波應(yīng)具有足夠強(qiáng)的能量，保障其可以到達(dá)埋藏目標(biāo)物的深度，并且還能返回地面通過接收天線進(jìn)行接收。

④區(qū)分地下空洞的異常時，不應(yīng)受由地表干擾或是地下介質(zhì)產(chǎn)生信號的影響。

（2）影響因素。

①地下管網(wǎng)。城市地下管網(wǎng)分布復(fù)雜，縱橫交錯，并且還有很多的附屬設(shè)施，例如：化糞池、管溝及窨井等，這些設(shè)施的存在很大程度上影響了地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的實(shí)施。

②地下介質(zhì)。地下介質(zhì)環(huán)境不均勻并且非常復(fù)雜，例如：建筑垃圾、大的石塊及建筑基礎(chǔ)薄弱等，都會對地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的實(shí)施產(chǎn)生一定影響。

③地表干擾。探測區(qū)內(nèi)一些車輛、高大的建筑物、有軌電車電纜及高壓輸電纜等都會對工作作業(yè)產(chǎn)生很大的干擾，導(dǎo)致地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)無法充分發(fā)揮其重要作用。

④一些架空的廣告牌及管線等。城市中有很多的架空管線，例如：通信線、電力線及熱力管道等都會影響到地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的實(shí)際實(shí)施。

5 結(jié)語

總之，地下空洞已成為城市地質(zhì)災(zāi)害之一，對其進(jìn)行物探勘察的工作必須引起當(dāng)?shù)卣闹匾?。而用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行探測的技術(shù)能夠有效緩解其中一些問題，它具有方便、快捷的特點(diǎn)，并且具有很強(qiáng)的抗干擾能力，工作效率又很高，所以探測效果較好。

參考文獻(xiàn)

[1]苗宇寬，郭景力.地質(zhì)雷達(dá)在城市道路地下空洞勘察中的應(yīng)用[J].巖土工程界，2008（9）.