SSP地震散射與二維探地雷達(dá)在淺埋深地下病害體探測中的對(duì)比分析

陳宗剛，孟 磊，趙越順，胡海澤

中國電建集團(tuán)西北勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710065

隨著城市經(jīng)濟(jì)和建設(shè)的不斷發(fā)展，地下空間的利用率越來越高，使得城市地下空間也越來越復(fù)雜。近年來，城市塌陷事故頻發(fā)，對(duì)城市安全和人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了重大威脅。為了確保人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，對(duì)城市地下病害體進(jìn)行排查檢測已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)。

目前，探測地下病害體的主要物探方法有高密度電法、瞬變電磁法、地震映像法、雙頻激電法、天然源面波法等，各有優(yōu)缺點(diǎn)。SSP地震散射技術(shù)[1]和探地雷達(dá)[2]作為新型的地球物理探測方法，具有高效、無損、分辨率高等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于城市地下病害體的探測中。文章針對(duì)這兩種技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)和實(shí)際資料處理，發(fā)現(xiàn)二者對(duì)不同埋深地質(zhì)體的分辨率不同。對(duì)于深圳市某項(xiàng)目，探地雷達(dá)更適用于該地區(qū)的地下病害體探測，能滿足項(xiàng)目需求，并且對(duì)成果采用蛇眼內(nèi)窺鏡驗(yàn)證，確定探地雷達(dá)在該地區(qū)的探測是有效的、可信的。

1 技術(shù)方法試驗(yàn)

1.1 埋深較深管道的探測

對(duì)深圳市某工區(qū)一管徑為1500mm、埋深為9m的管道進(jìn)行探測。對(duì)橫切管道進(jìn)行探測，經(jīng)處理得到SSP地震散射成果圖，如圖1所示。對(duì)相對(duì)里程9～20m段進(jìn)行探地雷達(dá)掃描，成果如圖2所示。

圖1 地層波速分布圖與地質(zhì)偏移圖

圖2 相對(duì)里程9～20m探地雷達(dá)剖面圖

從圖1可知，在測線的相對(duì)里程9～11.5m處的9～10.5m深度內(nèi)為低速異常區(qū)，在對(duì)應(yīng)的偏移圖像中，波阻抗先降低后升高，推測此處為管道所在位置。

從圖2可知，在深度4m以下未采集到有效信號(hào)，無法判斷異常。經(jīng)與已知管道位置進(jìn)行核對(duì)得出，SSP地震散射成果與已知管道位置（埋深9m）相對(duì)應(yīng)。

1.2 埋深較淺管道的探測

對(duì)深圳市某工區(qū)一管徑為300mm，埋深1.15m的管道進(jìn)行探測。對(duì)橫切管道進(jìn)行探測，經(jīng)過處理得到SSP地震散射成果圖，如圖3所示。對(duì)相對(duì)里程10～17m段進(jìn)行探地雷達(dá)掃描，經(jīng)處理得到探地雷達(dá)剖面圖，如圖4所示。

從圖3可知，在相對(duì)里程11～15m埋深0～1m處存在低波阻抗層位，但其埋深與現(xiàn)場不符，無法判斷異常是否為管道；而根據(jù)圖4的雷達(dá)剖面可知，在相對(duì)里程13～15m埋深1.1m處存在較強(qiáng)的電磁波反射，與周圍的介質(zhì)形成明顯的異常特征，可判斷此處為管線的特征反映，與已知管道相對(duì)應(yīng)。

圖3 地層波速分布圖與地質(zhì)偏移圖

圖4 相對(duì)里程10～17m探地雷達(dá)剖面圖

在深圳市某項(xiàng)目中，管道埋深均為0.6～3.1m，因此選擇探地雷達(dá)對(duì)該項(xiàng)目排水管線周邊的地下病害體進(jìn)行探測。

2 應(yīng)用實(shí)例

深圳市某區(qū)項(xiàng)目，需對(duì)地下排水管道周邊空洞塌陷隱患進(jìn)行探測，對(duì)排水管道內(nèi)窺檢測存在破裂、滲漏結(jié)構(gòu)性缺陷且等級(jí)為3、4級(jí)的管段位置進(jìn)行地下病害體探測。項(xiàng)目探測成果如圖5所示。

圖5 某一測線的雷達(dá)剖面圖

圖5為該廠區(qū)某一管段（存在4級(jí)破裂缺陷）的雷達(dá)剖面圖，在相對(duì)里程樁號(hào)6～10m埋深0.5～0.8m處整體振幅加強(qiáng)，內(nèi)部波形結(jié)構(gòu)雜亂，可判斷地下空間存在不密實(shí)疏松土體。對(duì)此處異常體采用蛇眼內(nèi)窺鏡進(jìn)行驗(yàn)證，如圖6所示。在打孔的過程中，在0.5m處存在掉鉆現(xiàn)象，內(nèi)窺視頻及照片顯示，在深度0.6～0.9m處，底層呈現(xiàn)薄層狀，顆粒間隙較大，存在不密實(shí)狀況，說明判斷的不密實(shí)體與實(shí)際相符，如圖7所示。

圖6 鉆孔蛇眼內(nèi)窺鏡檢查疑似疏松體

圖7 鉆孔蛇眼內(nèi)窺鏡檢查疑似空洞

該廠區(qū)其他段管道（存在4級(jí)滲漏缺陷）的探地雷達(dá)剖面如圖8所示。從圖8可知，在相對(duì)里程8.5～12.5m處埋深0.45～1.5m處，整體振幅加強(qiáng)，繞射波明顯，多次波發(fā)育，反射波組呈倒懸雙曲線形態(tài)，可判斷此處為地下空間疑似空洞。對(duì)此異常采用蛇眼內(nèi)窺鏡進(jìn)行驗(yàn)證，在蛇眼內(nèi)窺鏡從孔口下放至0.45m處時(shí)，可見明顯空洞。

圖8 某一其他測線的雷達(dá)剖面圖

3 結(jié)束語

在深圳市某項(xiàng)目管道周邊進(jìn)行探地雷達(dá)掃描，對(duì)于推斷出的松散體、空洞，經(jīng)蛇眼內(nèi)窺鏡驗(yàn)證，與實(shí)際相符，說明探地雷達(dá)可有效探測該項(xiàng)目區(qū)域的地下病害體，能為該項(xiàng)目區(qū)域的地下空間的安全保駕護(hù)航。