探地雷達(dá)法在復(fù)雜土質(zhì)堤防隱患探測(cè)中的應(yīng)用

江蘇省工程勘測(cè)研究院有限責(zé)任公司 江蘇 揚(yáng)州 225000

正文：

1 堤防探地雷達(dá)法

淮沭河全線采用探地雷達(dá)法進(jìn)行普查，分別沿堤頂迎水坡側(cè)（右測(cè)線）和背水坡側(cè)（左測(cè)線）兩條測(cè)線進(jìn)行。

1.1 探地雷達(dá)數(shù)據(jù)處理

探地雷達(dá)數(shù)據(jù)處理是利用，首先將外業(yè)采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，再通過 對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、去噪、均衡等處理，打印時(shí)間剖面圖。利用打標(biāo)和時(shí)間剖面圖上的節(jié)段接縫等特征來確定探查 位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

1.2 探查成果分析與解釋

（1）良好段堤防圖像特征

淮沭河試驗(yàn)段堤防為交通路面，路面表層由碎石土鋪筑，堤防主要由人工填土和自然沉積土構(gòu)成。根據(jù)試驗(yàn)段堤防以往的地質(zhì)勘察資料，人工填土主要分為2層，上層為粘性土層，厚度約2.5m左右，下層填土層底深度約7.5m左右。人工填土層的下方為自然沉積土，堤防填土的密實(shí)，堤防各結(jié)構(gòu)層介質(zhì)分布均勻，層位分布連續(xù)穩(wěn)定，含水率均勻分布，典型的探地雷達(dá)剖面圖見圖1所示。

圖1圖像特征顯示，人工填土層在探地雷達(dá)探查剖面圖像上反映清晰，尤其是A層和B層的分層界面清晰，根據(jù)探地雷達(dá)的波形顯示特征，人工填土A層的介電常數(shù)低于B層的，堤防各結(jié)構(gòu)層的雷達(dá)波同相軸連續(xù)性良好，振幅和波向一致性良好，沒有異常突變的雷達(dá)反射波組存在，說明該段堤防下沒有空洞存在。

圖1 右測(cè)線堤防雷達(dá)探查成果剖面圖像

（2）電磁干擾圖像特征

在野外實(shí)際探查過程中，會(huì)受到現(xiàn)場(chǎng)外界的干擾影響，存在異常電磁波。在本次試驗(yàn)段探地雷達(dá)探查過程中，主要干擾源是堤防上方空中的高壓電線，其干擾分布為強(qiáng)反射的拋物線分布，具體見圖2所示。

圖2 左測(cè)線堤防雷達(dá)探查剖面圖像

圖2中探地雷達(dá)探查的異常特征信號(hào)為典型的高壓電線產(chǎn)生的電磁干擾，其能量較大，干擾范圍較大，經(jīng)過濾波、水平疊加以及反褶積等主要的處理過后仍然較為明顯，掩蓋了部分人工填土層B層的有效信號(hào)，降低了雷達(dá)探查剖面的信噪比。高壓電線干擾在探查右線同樣存在，探查成果解釋時(shí)需排除此類干擾異常。

（3）地層疏松圖像特征

本次試驗(yàn)段堤防疏松區(qū)異常多出現(xiàn)在人工填土B層，疏松區(qū)異常表現(xiàn)為雷達(dá)波饒射較多，相對(duì)周圍介質(zhì)其雷達(dá)波振幅較大，能量較強(qiáng)，疏松區(qū)異常往往存在地層不均勻沉降現(xiàn)象，雷達(dá)波的振幅以及頻率變化都會(huì)受地層含水率的影響，富水區(qū)的雷達(dá)波視頻率相對(duì)周圍介質(zhì)較低。圖3為試驗(yàn)段堤防探地雷達(dá)探查剖面圖像。

圖3 右測(cè)線堤防雷達(dá)探查剖面圖像

圖3是右測(cè)線堤防探地雷達(dá)探查剖面圖像，探查結(jié)果顯示在測(cè)線段的堤防斷面，人工填土A層介質(zhì)出現(xiàn)了松散現(xiàn)象，其下方B層也出現(xiàn)了擾動(dòng)，表現(xiàn)為雷達(dá)波同相軸斷續(xù)，波浪形顯示，與兩側(cè)地層的連續(xù)均勻的同相軸特征有明顯的區(qū)別，并且擾動(dòng)區(qū)的下方的自然沉積土局部出現(xiàn)了疏松現(xiàn)象，影響深度較大，在疏松區(qū)的周圍，堤防結(jié)構(gòu)層出現(xiàn)了錯(cuò)斷和沉降，表明該疏松區(qū)有一定的影響范圍。

通過對(duì)上述探地雷達(dá)探查成果圖像的分析，表明地層出現(xiàn)疏松的區(qū)域主要產(chǎn)生在人工填土B層，少許可以影響到自然沉積層。疏松區(qū)異常的雷達(dá)反射波特征與周圍介質(zhì)存在明顯的差別，主要表現(xiàn)為地層出現(xiàn)擾動(dòng)、富水。疏松區(qū)存在砂壤土的B層，易形成高孔隙率、富水的松散或空洞區(qū)，經(jīng)過時(shí)間的推移，松散或空洞區(qū)的范圍可能會(huì)進(jìn)一步發(fā)展擴(kuò)大。

（4）空洞圖像特征

圖4 右測(cè)線堤防雷達(dá)探查剖面圖像

圖4是右測(cè)線堤防探地雷達(dá)探查剖面圖像，探查結(jié)果顯示在測(cè)線段的堤防斷面，人工填土B層出現(xiàn)了空洞，在B層空洞內(nèi)的傳播速度快，反射系數(shù)變大，振幅變大，呈現(xiàn)強(qiáng)烈的反射信號(hào)特征，同時(shí)探地雷達(dá)反射波同相軸錯(cuò)斷，是典型的空洞雷達(dá)波特征圖像，但圖4雷達(dá)剖面圖中空洞的規(guī)模不大。

2 結(jié)論

根據(jù)各種物探方法探查成果分析，發(fā)現(xiàn)所探查到的堤防空洞在表層填土中，由于壓實(shí)度不夠。人工填土層中由于前期空洞存在，后受車輛振動(dòng)、雨水浸泡等因素而坍塌、沉降形成松散體；人工填土B層土質(zhì)不均勻、松散、脫空和局部存在裂縫滲水；人工填土A層和B層、B層和自然沉積層的分層結(jié)構(gòu)面土體松散，自然沉積層局部擾動(dòng)、松散現(xiàn)象。上述現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，探地雷達(dá)的效果好，能夠形象的反應(yīng)地層結(jié)構(gòu)已經(jīng)空洞異常情況，并且能確定空洞的形態(tài)以及規(guī)模。