探地雷達(dá)在巖土工程中的應(yīng)用

石化磊

摘要：伴隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，探地雷達(dá)技術(shù)在我國(guó)巖土工程當(dāng)中的應(yīng)用愈發(fā)廣泛。為了進(jìn)一步提升探地雷達(dá)在巖土工程中的應(yīng)用效率，本文首先針對(duì)探地雷達(dá)的監(jiān)測(cè)原理、探地雷達(dá)的應(yīng)用氛圍進(jìn)行分析，進(jìn)一步綜合探索探地雷達(dá)技術(shù)在巖土工程當(dāng)中的應(yīng)用策略，以期為相關(guān)人員帶來(lái)一些參考。

關(guān)鍵詞：探地雷達(dá);巖土工程;應(yīng)用策略

在上世紀(jì)中期，探底雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)逐漸被許多國(guó)外研究人員所應(yīng)用，通過(guò)將這一檢測(cè)方法應(yīng)用到礦業(yè)、建筑等工作當(dāng)中，可以對(duì)相應(yīng)地下水位的詳細(xì)位置進(jìn)行明確。探地雷達(dá)是一種非破壞性的地表原位探測(cè)性技術(shù)，能夠詳細(xì)、清晰的面向現(xiàn)場(chǎng)提供實(shí)時(shí)性的剖面記錄，通過(guò)這樣的方式能夠讓后續(xù)圖像更加清晰，為后續(xù)工程建設(shè)提供更加廣泛的應(yīng)用數(shù)據(jù)，在無(wú)形中提升工程建設(shè)的應(yīng)用效率。

一、探地雷達(dá)的探測(cè)原理

探地雷達(dá)技術(shù)是在目前的巖土工程探測(cè)領(lǐng)域當(dāng)中一種較為持續(xù)性、具象化等方面都做得較為出色的技術(shù)[1]。在目前階段，其廣泛受到許多巖土工程技術(shù)人員的關(guān)注。在實(shí)際工作過(guò)程當(dāng)中，探底雷達(dá)通過(guò)應(yīng)用寬帶短脈沖的形式下的高頻率電子波[2]。同時(shí)相應(yīng)的天線也會(huì)通過(guò)地面相應(yīng)的進(jìn)入到地下當(dāng)中，另外在通過(guò)底層位置傳送至地下，在最終經(jīng)過(guò)目標(biāo)體的反射后傳遞回地面，這一信號(hào)在返回到地面時(shí)會(huì)傳遞到相應(yīng)的天線當(dāng)中，目前階段，已被知曉的地下介質(zhì)的波速V處于已知的情況，那么相應(yīng)的反應(yīng)物深度則為公式一所示

公式一反應(yīng)物深度測(cè)量公式

在這一公式當(dāng)中，α代表的是相位的系數(shù);σ是導(dǎo)電率，ε則為介電系數(shù);μ則為磁導(dǎo)率[3]。

在實(shí)際工作中脈沖波的雙重方向是根據(jù)反射脈沖針對(duì)于發(fā)射脈沖的延時(shí)度加以確定的。探地雷達(dá)可以通過(guò)應(yīng)用其自身具備的高射電磁波在發(fā)射之后產(chǎn)生的反射波進(jìn)以針對(duì)地下地質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測(cè)，另外能夠面向地下發(fā)射中心發(fā)送約為50-900mh的短脈沖電磁波，進(jìn)一步完成對(duì)兩個(gè)天線中點(diǎn)下方物質(zhì)反射的回波進(jìn)行接收，在這一時(shí)刻，相應(yīng)的雷達(dá)儀就能夠合理將這一剖面方向上方以及地質(zhì)層間的反射回波圖形進(jìn)行獲得，如圖一所示：

二、探地雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用范圍

在建筑工程質(zhì)量檢測(cè)工作中應(yīng)用探地雷達(dá)是一項(xiàng)十分有效的措施[4]。在開(kāi)展質(zhì)量檢測(cè)工作的過(guò)程中，其最根本的要求就是保障檢測(cè)數(shù)據(jù)能夠清

晰、準(zhǔn)確，但是在檢測(cè)范圍內(nèi)不乏一些較為隱蔽的檢測(cè)對(duì)象，一些較為常規(guī)性的方式無(wú)法針對(duì)這一類(lèi)隱蔽部分今次那個(gè)充分檢測(cè)，此處就可以應(yīng)用探地雷達(dá)來(lái)開(kāi)展檢測(cè)工作。在建筑工程當(dāng)中，不符合建筑工程標(biāo)準(zhǔn)缺陷部位的介質(zhì)以及符合標(biāo)準(zhǔn)部位的介質(zhì)與日常生活當(dāng)中的一般介質(zhì)具有十分明顯的區(qū)別[5]。因此就可以通過(guò)探測(cè)雷達(dá)來(lái)針對(duì)施工當(dāng)中有所隱蔽的質(zhì)量性缺陷進(jìn)行探測(cè)。在具體實(shí)踐過(guò)程當(dāng)中，探地雷達(dá)可以用于針對(duì)土地含水量、

混凝土澆筑質(zhì)量等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，另外也可用于混凝土鋼筋分布、建筑物結(jié)構(gòu)檢測(cè)以及等諸多方面。

（二）城市基礎(chǔ)設(shè)施的探測(cè)以及檢測(cè)

將探地雷達(dá)技術(shù)用于城市基礎(chǔ)設(shè)施的監(jiān)測(cè)和探測(cè)范圍涵蓋有地下空洞探查、非金屬以及金屬管線探測(cè)、城市路面塌陷等[6]。但由于城市當(dāng)中存在有許多的干擾源頭，因此傳統(tǒng)的物理探測(cè)方法并不適用于這一部分的探測(cè)工作。但是探地雷達(dá)的天線上具備有強(qiáng)大的屏蔽功能，可以有效隔絕信號(hào)干擾，保障探測(cè)過(guò)程的高精準(zhǔn)度。

三、巖土工程中探底雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

在全面開(kāi)展巖土工程施工的前期階段，相關(guān)檢測(cè)人員應(yīng)當(dāng)針對(duì)相應(yīng)工程區(qū)域內(nèi)部的巖土物質(zhì)分布情況進(jìn)行詳細(xì)勘探。在以往進(jìn)行這一部分勘探活動(dòng)的過(guò)程中，工程師一般需要應(yīng)用工程試驗(yàn)以及指導(dǎo)探鉆的方式來(lái)完成勘探活動(dòng)。但鉆探技術(shù)的應(yīng)用十分耗費(fèi)時(shí)間，同時(shí)也會(huì)大量消耗工程的應(yīng)用成本。所以通過(guò)應(yīng)用探地雷達(dá)技術(shù)，并將運(yùn)用合理的鉆探孔技術(shù)與相應(yīng)的探地雷達(dá)進(jìn)行適當(dāng)組合，通過(guò)探地雷達(dá)的掃描來(lái)詳細(xì)分析出淺層地質(zhì)的實(shí)際分布情況看，以此為基礎(chǔ)來(lái)為相關(guān)的指導(dǎo)工程師來(lái)充分進(jìn)行施工前期的勘探調(diào)查工作。

在實(shí)際過(guò)程中應(yīng)用探底雷達(dá)針對(duì)巖土開(kāi)展勘探工作的流程如以下所述：

首先，如果測(cè)線工作面向的目標(biāo)是一維體，那么就可以假設(shè)相應(yīng)管線的實(shí)際方向會(huì)是已知性的方向，因此在這一過(guò)程中應(yīng)當(dāng)遵循側(cè)線垂直管線長(zhǎng)軸的基本原則。如果管線的方向判斷為未知，那么這時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循測(cè)線與管線之間呈現(xiàn)方格網(wǎng)的原則。如果最終實(shí)際的測(cè)線目標(biāo)被確定為二維體，那么應(yīng)當(dāng)使測(cè)線與二維體的實(shí)際整體走向垂直，并且應(yīng)當(dāng)切實(shí)按照二維體走向的實(shí)際變化程度來(lái)針對(duì)相應(yīng)的線距進(jìn)行調(diào)整，例如，最終目的題的實(shí)際體系較小，那么應(yīng)當(dāng)切實(shí)根據(jù)先大網(wǎng)格后小網(wǎng)格的順序，并應(yīng)用大比例尺的相關(guān)原則進(jìn)一步確定目的體位置范圍。

其次，測(cè)試方法的制定，在實(shí)踐測(cè)定過(guò)程中，測(cè)定方法主要分為透射法、剖面法以及寬角法。

再次，選擇相應(yīng)的測(cè)量參數(shù)，在實(shí)際探測(cè)過(guò)程當(dāng)中，探底雷達(dá)的實(shí)際測(cè)量參數(shù)將不會(huì)是固定不變的，在巖土工程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)針對(duì)實(shí)際情況以及具體選擇來(lái)合理地設(shè)置測(cè)量參數(shù)，這一部分內(nèi)容將會(huì)對(duì)后續(xù)的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生很大的已年過(guò)。在一般情況下，探地雷達(dá)的實(shí)際測(cè)量參數(shù)應(yīng)當(dāng)考慮以下幾個(gè)方面

①天線的中心頻率

在實(shí)際探測(cè)過(guò)程當(dāng)中，天線中心頻率將可能會(huì)受到目的地的體積或是深度的影響，如果在探測(cè)場(chǎng)地允許并且實(shí)際分辨率處于較高狀態(tài)時(shí)，那么相應(yīng)的中心頻率可以選擇應(yīng)用較低狀態(tài)的天線，相反，則可以應(yīng)用中心頻率較高的天線。

②時(shí)窗

時(shí)窗的實(shí)際長(zhǎng)度可以通過(guò)公式1經(jīng)過(guò)估算得知

其中w表示時(shí)窗

Hmax表示其最大探測(cè)深度

V表示底層的電磁波速度

③掃描點(diǎn)數(shù)

探地雷達(dá)在工作過(guò)程中實(shí)際反映出的結(jié)果是波形的曲線圖，為了從根本上保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，因此保持在一定的頻率下時(shí)，往往要相應(yīng)的設(shè)置多種采樣點(diǎn)，并且最終p，w，s的最終關(guān)系應(yīng)當(dāng)切實(shí)滿足：p≥10w·s。

④掃描速率

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是每一次掃描過(guò)程中的次數(shù)，其能夠十分直觀地表現(xiàn)為相應(yīng)掃描線的密集型程度，如果最終掃描線處于十分密集的范疇，那么可以相應(yīng)地提升一些天線的移動(dòng)速度，如果最終增加的是其殘疾的范圍，那么想要保障采集過(guò)程中的掃描線能夠完全符合后續(xù)開(kāi)展分析工作的基本要求，那么在相同的一個(gè)范圍內(nèi)應(yīng)當(dāng)保障具備有20條掃描線。

結(jié)束語(yǔ)：通過(guò)將探底雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用在巖土工程當(dāng)中，可以清晰地為施工單位實(shí)時(shí)體現(xiàn)出相應(yīng)的剖面記錄，從根本上提升巖土工程的工作效率，更加具象化的為工程提供更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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