等值反磁通瞬變電磁與地質(zhì)雷達(dá)組合在塌陷滲漏探測(cè)中的應(yīng)用

堤防是依靠壩體自身重量來維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在迎水面布設(shè)防滲體以減少滲透水量。由于堤身質(zhì)量及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，又受自然環(huán)境條件和各種內(nèi)外力作用下，堤防結(jié)構(gòu)無時(shí)無刻不在發(fā)生變化；同時(shí)由于人類活動(dòng)以及動(dòng)物破壞，比如重型交通工具經(jīng)過及生物破壞產(chǎn)生的洞穴、空隙、裂縫等；或因堤防施工過程造成的質(zhì)量缺陷所造成的裂隙、脫空等，這些都會(huì)導(dǎo)致堤防不能夠提供有效的防護(hù)效果，在洪水來臨時(shí)，水會(huì)滲入堤防，導(dǎo)致涌水翻沙，管涌發(fā)生，進(jìn)而一步步導(dǎo)致決堤，嚴(yán)重威脅著人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全

。由于洪水來臨時(shí)，早期隱患很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)，具體位置也很難確定；因此，往往采用大量人力晝夜更替地拉網(wǎng)式巡邏，這種方法不僅耗費(fèi)人力物力，且效率不高。因此，如何快速有效地探查隱患，以及時(shí)對(duì)堤防進(jìn)行加固處理，一直是堤防隱患防治工作中的重中之重。物探方法具有快速、無損的特點(diǎn)，在堤防隱患探測(cè)中可以使堤防不受到二次損害。許多物探方法可以用于堤防隱患探測(cè)（例如基于電學(xué)性質(zhì)差異的瞬變電磁法、地質(zhì)雷達(dá)、高密度電法、流場(chǎng)法；基于彈性波性質(zhì)差異的微動(dòng)、瑞雷面波探測(cè)、反射波地震；以及溫度場(chǎng)法、多傳感器信息融合、同位素檢測(cè)、纖維光導(dǎo)測(cè)溫等其他探測(cè)技術(shù)）。由于堤防的巖土性質(zhì)復(fù)雜及物探方法的多解性，采用單一種物探方法開展工作容易在分析及判別中產(chǎn)生較大誤差。因此，需要采用綜合的物探方法，從不同的角度對(duì)物探異常進(jìn)行綜合分析，以大大提高物探方法在堤防隱患探測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性

。不同于土石壩，堤防長(zhǎng)度通常為幾公里甚至綿延幾十公里，探測(cè)效率成為了堤防隱患探測(cè)的重中之重。

地質(zhì)雷達(dá)在探測(cè)淺部地層介質(zhì)時(shí)具有較高的分辨率，而且還具有經(jīng)濟(jì)、非破壞性、快速的優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于巖土勘查、工程質(zhì)量無損檢測(cè)、水文地質(zhì)調(diào)查、考古、礦產(chǎn)資源調(diào)查、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等眾多領(lǐng)域。等值反磁通瞬變電磁法接收地下純二次場(chǎng)，具便捷、抗干擾、分辨率高、低阻反映靈敏等優(yōu)點(diǎn)

，特別適合淺層勘察，可以實(shí)現(xiàn)堤防塌陷、脫空的快速精細(xì)探測(cè)。本文以上饒某地堤防探測(cè)為例，介紹應(yīng)用效果。

1 工作原理

瞬變電磁法以接地導(dǎo)線或不接地回線通以脈沖電流作為場(chǎng)源，以激勵(lì)探測(cè)目的物感生二次電流，在脈沖間隙測(cè)量二次場(chǎng)隨時(shí)間變化的響應(yīng)。瞬變電磁法是純二次場(chǎng)觀測(cè)，故與其它電性方法比較有體積效應(yīng)小，縱橫分辨率高，對(duì)低阻體反映靈敏等特點(diǎn)。早期瞬變電磁場(chǎng)是由近地表的感應(yīng)電流產(chǎn)生的，反映淺部電性分布；晚期瞬變電磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化規(guī)律，是大地電性的垂向變化的反映，可以探測(cè)較深部地質(zhì)體。等值反磁通裝置采用上下平行共軸的兩個(gè)相同線圈通以反向電流作為發(fā)射源，在雙線圈源合成的一次場(chǎng)零磁通平面上布設(shè)接收線圈，因此等值反磁通瞬變電磁法可以測(cè)量對(duì)地中心耦合的純二次場(chǎng)，所以等值反磁通瞬變電磁法可以緩解傳統(tǒng)瞬變電磁法存在的淺層盲區(qū)；又由于采用的雙線圈源，因此比傳統(tǒng)瞬變電磁法的單線圈源對(duì)地中心耦合場(chǎng)能量更集中；綜上，等值反磁通瞬變電磁法是淺層探測(cè)的一種有效方法

。

地質(zhì)雷達(dá)是一種高效的淺層地球物理探測(cè)技術(shù)，它通過發(fā)射天線向地下發(fā)射超高頻電磁波，利用地下介質(zhì)電性參數(shù)的差異，電磁波遇到波速分界面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反射訊號(hào)。直達(dá)訊號(hào)和反射訊號(hào)通過接收天線輸入到接收機(jī)，放大后由地質(zhì)雷達(dá)主機(jī)顯示出來。根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)主機(jī)的反射信號(hào)，可以根據(jù)不同異常在波形圖顯示的形態(tài)判斷是否存在目標(biāo)異常體；根據(jù)反射信號(hào)到達(dá)滯后時(shí)間及巖層的介電常數(shù),可以大致計(jì)算出探測(cè)目標(biāo)的距離。廣泛用于考古、溶洞、地下管纜探測(cè)、地下埋設(shè)物探查、公路地基和鋪層、鋼筋結(jié)構(gòu)、水泥結(jié)構(gòu)、無損探傷等。與傳統(tǒng)的地球物理方法相比,探地雷達(dá)具有快速便捷、操作簡(jiǎn)單、抗干擾和場(chǎng)地適應(yīng)能力強(qiáng)、探測(cè)分辨率高等方面的優(yōu)勢(shì)。

1.1 資料來源 選取2016年6月-2017年9月萬寧市計(jì)劃生育服務(wù)中心診治的60例女性免疫不孕患者作為觀察組，同時(shí)期的60名健康者為對(duì)照組。對(duì)照組的60名健康者中，年齡22～35歲，平均年齡為(30.3±3.8)歲，均為已婚已育女性。觀察組的60例女性免疫不孕患者中，年齡23～36歲，平均年齡為(30.2±3.5)歲，病程：≤4.0年者40例，>4.0年者20例，其中原發(fā)性不孕者20例，繼發(fā)性不孕者40例。兩組婦女的年齡比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，兩組具有可比性，同時(shí)所有患者均知情同意，并經(jīng)倫理學(xué)委員會(huì)批準(zhǔn)通過。

2 數(shù)據(jù)處理

等值反磁通瞬變電磁法采用HPTEMDataProcess軟件來對(duì)等值反磁通瞬變電磁法采集的原始資料進(jìn)行處理，①首先對(duì)野外數(shù)據(jù)的跳點(diǎn)進(jìn)行剔除，對(duì)部分點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，來達(dá)到理想的效果；②將點(diǎn)連成剖面之后進(jìn)行地形校正、平滑濾波等預(yù)處理；③通過對(duì)反演剖面圖的定性分析，初步了解異常的大致分布及異常的位置；④對(duì)反演后的數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)分析、曲線類型分析、視電阻率分析等定性分析；⑤將已知地質(zhì)資料，結(jié)合定性分析與定量分析進(jìn)行綜合解譯。

(4)排導(dǎo)槽工程：在溝口位置設(shè)置一道排導(dǎo)槽，規(guī)整溝槽斷面，將攔擋壩下游的泥石流物質(zhì)順暢地導(dǎo)入柏枝溪，保護(hù)流通堆積區(qū)金獅村居民區(qū)的安全。

地質(zhì)雷達(dá)圖形常以脈沖反射波的波形形式記錄，以灰度或波形來顯示雷達(dá)剖面圖。

采用排放績(jī)效標(biāo)準(zhǔn)作為反映火電機(jī)組發(fā)電過程中兼顧能源利用效率與污染物排放控制的綜合指標(biāo)，根據(jù)火電機(jī)組發(fā)電量來計(jì)算其污染物許可排放量，使所有火電企業(yè)遵循同等的環(huán)境管理要求，在大氣污染物總量控制方面不僅可以有效促進(jìn)火電行業(yè)的清潔化發(fā)展，還可以提高發(fā)電效率。由此，實(shí)施統(tǒng)一的基于產(chǎn)出的排放績(jī)效標(biāo)準(zhǔn)，一方面在環(huán)境管理政策方面操作簡(jiǎn)單而公平，另一方面為火電企業(yè)提供有效的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，促進(jìn)火電行業(yè)的綠色持續(xù)發(fā)展。

3 應(yīng)用實(shí)例

本次探測(cè)平行布置地質(zhì)雷達(dá)測(cè)線2條、等值反磁通瞬變電磁法測(cè)線1條，單剖面總長(zhǎng)2km，基本覆蓋塌陷就周邊區(qū)域。地質(zhì)雷達(dá)野外工作主要技術(shù)參數(shù)為：主頻天線100MHz，天線距1m，采樣時(shí)窗200ns，單道垂向采樣點(diǎn)1024個(gè)；等值反磁通瞬變電磁主要技術(shù)參數(shù)為：發(fā)送頻率100Hz，點(diǎn)距1m，發(fā)射電壓12V，發(fā)送電流10A。

“反預(yù)期”資源在美方報(bào)道中的占比也遠(yuǎn)高于中方，美方往往在否定某個(gè)觀點(diǎn)的同時(shí)提出自認(rèn)為正確的觀點(diǎn)，中方則通常為了強(qiáng)調(diào)自己的立場(chǎng)而使用“反預(yù)期”資源，例如：

3.1 主要技術(shù)參數(shù)

江西上饒某地堤防頂面發(fā)生塌陷，為了保障人民財(cái)產(chǎn)安全，為下部治理提供基礎(chǔ)依據(jù)，急需采用物探手段查明堤防塌陷附近20m深度范圍內(nèi)空洞、富水體等不良地質(zhì)體的空間分布情況。通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，及項(xiàng)目快速探測(cè)時(shí)間要求，決定采用等值反磁通瞬變電磁+地質(zhì)雷達(dá)組合探測(cè)方式，達(dá)到快速精細(xì)探測(cè)的目標(biāo)。地質(zhì)雷達(dá)主要解決3m以內(nèi)脫空區(qū)域分布，等值反磁通瞬變電磁主要解決3m～20m范圍內(nèi)富水薄弱地質(zhì)體的分布情況。

3.2 解釋方法

結(jié)合視電阻率斷面圖、雷達(dá)發(fā)射圖像和地質(zhì)資料綜合分析解譯，本區(qū)雷達(dá)發(fā)射圖像主要特征為：密實(shí)土層反射信號(hào)幅值較弱，波形均勻，同相軸連續(xù)；松散土層反射信號(hào)幅值較強(qiáng)，同相軸錯(cuò)斷，雜亂；脫空界面反射信號(hào)強(qiáng)，通常為不規(guī)整雙曲線波形特征。等值反磁通視電阻率主要特征為：含水脫空表現(xiàn)為相對(duì)低視電阻率異常特征，不含水脫空表現(xiàn)為相對(duì)高視電阻率異常特征，土層表現(xiàn)為相對(duì)中低阻視電阻率特征。

本次試驗(yàn)我們采用RADAN7.0軟件對(duì)野外采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，地質(zhì)雷達(dá)原始資料的解釋工作主要包括兩部分內(nèi)容：一為數(shù)據(jù)處理，二為圖像解釋。其中數(shù)據(jù)處理主要由兩部分組成：①消除隨機(jī)噪聲，壓制干擾，改善背景；②進(jìn)行自動(dòng)時(shí)變?cè)鲆婊蚩刂圃鲆嬉匝a(bǔ)償介質(zhì)吸收和抑制雜波，進(jìn)行濾波處理除去高頻，突出目的體，降低背景噪聲和余振影響。最終得到比較清晰的地質(zhì)雷達(dá)斷面圖像。根據(jù)得到的地質(zhì)雷達(dá)斷面圖像與常見異常體的形態(tài)進(jìn)行對(duì)比分析來確定目標(biāo)異常體的位置。

如圖3，對(duì)比2線地質(zhì)雷達(dá)剖面圖與等值反磁通瞬變電磁視電阻率斷面圖及地質(zhì)雷達(dá)剖面圖發(fā)現(xiàn)，在深度1.5m～6m，視電阻率呈現(xiàn)3塊明顯低阻異常，對(duì)應(yīng)位置反射雷達(dá)圖像為向上凸起的不規(guī)整雙曲線形狀異常，推斷為底部空洞富水或者潮濕疏松土體。如圖4，后期開挖驗(yàn)證在深度1.8米處，土體極其疏松，濕度大，局部脫空，與物探推斷解釋成果非常吻合。

如圖5，對(duì)比2線地質(zhì)雷達(dá)剖面圖與等值反磁通瞬變電磁視電阻率斷面圖及地質(zhì)雷達(dá)剖面圖發(fā)現(xiàn)，在深度2m～6m，視電阻率呈現(xiàn)五塊明顯低阻異常，其中一處經(jīng)確認(rèn)為井蓋；其余四處對(duì)應(yīng)位置反射雷達(dá)圖像為向上凸起的不規(guī)整雙曲線形狀異常，推斷為底部空洞富水或者潮濕疏松土體。

如圖6，對(duì)比地質(zhì)雷達(dá)剖面圖與等值反磁通瞬變電磁視電阻率斷面圖及地質(zhì)雷達(dá)剖面圖發(fā)現(xiàn)，在深度2m～8m，視電阻率呈現(xiàn)四塊低阻異常，其對(duì)應(yīng)位置反射雷達(dá)圖像為向上凸起的不規(guī)整雙曲線形狀異常或明顯的同向軸不連續(xù)，推斷為底部潮濕疏松土體。后期開挖驗(yàn)證在深度2.5m處，土體極其疏松，濕度大，與物探推斷解釋成果非常吻合。

4 結(jié)論與建議

由于生物破壞、人為破壞及堤防自身因素等長(zhǎng)期作用下，堤防內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生裂隙、空洞及通道，受到地下水長(zhǎng)期侵蝕，造成土體顆粒成分大量流失，導(dǎo)致堤防地面變形失穩(wěn),汛期“迅速、及時(shí)、準(zhǔn)確、全面”的排查堤防隱患是防汛工作的重中之重。常規(guī)方法效率低、精度差，往往難以做到及時(shí)、有效地堤防隱患探測(cè)。本次探測(cè)采用探地雷達(dá)和等值反磁通瞬變電磁相結(jié)合，快速有效查明了塌陷區(qū)域及附近脫空及富水薄弱地質(zhì)體的分布情況，較好的完成了探測(cè)任務(wù)。探地雷達(dá)能夠快速準(zhǔn)確的查找淺部異常，等值反磁通瞬變電磁法對(duì)中深部的低阻異常反映靈敏，兩種方法相結(jié)合精度高，抗干擾能力強(qiáng)，數(shù)據(jù)采集及資料解譯效率高，釋一種行之有效的堤防探測(cè)組合。實(shí)際工作過程中，應(yīng)加強(qiáng)發(fā)射頻率試驗(yàn)工作，測(cè)點(diǎn)距應(yīng)根據(jù)探測(cè)任務(wù)選擇，精細(xì)探測(cè)時(shí)點(diǎn)距不宜大于1m，以免錯(cuò)漏異常。

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