地質(zhì)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(zhì)雷達工作原理進行了簡單的介紹，針對地質(zhì)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(jié)合本次研究，發(fā)表了一些自己的建議看法，希望對地質(zhì)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(zhì)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(chǔ)。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)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(fā)發(fā)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(qū)方面因素的影響。想要解決這方面問題，首先要調(diào)查清楚采空區(qū)以及巖溶的分布和發(fā)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(zhì)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(yōu)勢，非常適合對巖溶以及采空區(qū)分布和發(fā)育狀況的調(diào)查，本文就此進行了分析研究。

一、地質(zhì)雷達工作原理

地質(zhì)雷達主要是借助高頻電磁脈沖波的反射來實現(xiàn)對地下目的體特征以及分布狀況的調(diào)查了解。其原理如圖1所示，借助發(fā)射天線向地下發(fā)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(xiàn)透射和反射現(xiàn)象，天線接收反射波，并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，通過電腦以反射波的形式將其記錄，之后對這些數(shù)據(jù)進行處理分析，可以根據(jù)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(jié)構(gòu)情況進行判斷。

對于地質(zhì)雷達所探測出的數(shù)據(jù)，可以借助專門的處理軟件，結(jié)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(zhì)雷達主要是借助發(fā)射天線將具有一定寬度的高頻電磁波發(fā)射至巖體中，受到巖體中介電常數(shù)的影響，會產(chǎn)生不同的反射波，被接收天線接收。雷達的工作以介電常數(shù)作為基礎(chǔ)。一般空氣中介電常數(shù)為1，巖石大約有4～20，水介電常數(shù)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(xiàn)為：第一，地質(zhì)雷達對于含水率高物質(zhì)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(yōu)勢頻率；第四，在雷達波發(fā)射過程中，一旦碰到有小型溶洞，將會表現(xiàn)出“雙曲線”反射形式。

二、地質(zhì)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(cè)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(tài)，并緊貼測量面，避免信號出現(xiàn)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(xiàn)場記錄，會非常容易將干擾物錯誤的判斷為地質(zhì)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(zhì)，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(shù)據(jù)處理

因為樁基底部巖體的組成結(jié)構(gòu)較為復雜，同時不同的介質(zhì)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?nèi)?，波形較為復雜，很難借助圖像實現(xiàn)對巖體構(gòu)成的判斷，因此，要做好對接收信號的處理。

一方面是增益調(diào)節(jié)，借助自動或者手動增益的方式，來實現(xiàn)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(shù)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(xiàn)象的出現(xiàn)。增益的變化盡量保持平滑，過大會導致出現(xiàn)削頂現(xiàn)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(zhì)雷達圖像剖面可以更好地解釋地質(zhì)雷達資料所表達的內(nèi)容，如果前方介質(zhì)中有電性差異存在，那么通過對地質(zhì)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(gòu)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(qū)域，與周邊波形的區(qū)分十分明顯。大量實踐表明，地質(zhì)雷達對于溶洞、水、斷裂帶十分敏感，但是受到介電常數(shù)等方面因素的影響，實際探測距離往往會短于真實距離。

結(jié)語

借助地質(zhì)雷達點測法，與工程實際情況結(jié)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(qū)域內(nèi)地質(zhì)地形實際情況，尤其在巖溶發(fā)育的位置以及規(guī)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(zhì)雷達點測法進行地質(zhì)檢測，探測深度以及精度很大程度上受到巖體性質(zhì)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(qū)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(qū)橋梁沖孔灌注樁施工技術(shù)問題分析[J].四川建材，2014（6）：162-163.

[3]張文學，陳壯，等.巖溶區(qū)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.