地質雷達在堿渣勘察中的應用

秦迎賓 馬樂民 陳潤橋

(天津市勘察院，天津 300191)

?

地質雷達在堿渣勘察中的應用

秦迎賓 馬樂民 陳潤橋

(天津市勘察院，天津 300191)

指出人工填土分布及厚度情況是道路勘察中的重要內(nèi)容，天津港區(qū)某道路規(guī)劃通過堿渣山，為準確確定人工填土尤其是其中堿渣的分布情況，采用地質雷達進行探測，經(jīng)鉆探驗證，效果及精度均能滿足勘察要求，取得了良好的效果。

道路，勘察，堿渣，填土，地質雷達

0 引言

堿渣主要是采用氨堿法制堿生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物，按照生產(chǎn)1 t純堿排放大約10 m3廢液計算，在這個過程中需要排放廢渣約300 kg～600 kg。天津堿廠是我國最早的堿廠，其堿渣的排放堆積占用了大量的土地，且局部堆放高達10 m。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，對堿渣占用土地的利用提上了日程，查明其分布范圍及層厚對堿渣處理措施的選擇尤為重要。但采用鉆探等常規(guī)方法對堿渣厚度揭示具有片面性，當厚度變化較大時準確性堪憂。地質雷達技術通過人工激發(fā)和接收電磁波實現(xiàn)對地下區(qū)域的反射探測，對地下具有低損耗的介質材料具有較大的優(yōu)勢。本文通過對堿渣堆放區(qū)進行雷達探測并對結果進行解譯，結合地質資料，準確的查明了堿渣的分布情況，為道路工程路基處理方案的設計提供了詳細的地質資料。

1 地質雷達的探測原理和場地地球物理條件

探地雷達通過地面上的發(fā)射天線將高頻電磁波(主頻為106 Hz～109 Hz)以寬頻帶短脈沖形式送入地下，經(jīng)地下目標體或不同電磁性質的介質分界面反射后返回地面，被地面的另一接收天線R所接收，由于不同介質具有不同的介電常數(shù)，電磁波在不同介質中傳播速度和反射系數(shù)等均不同，利用計算機技術對接收天線記錄的反射電磁波進行后期處理和分析形成雷達剖面。在雷達剖面上以測點點位和雙程時間為基礎建立坐標系，以同相軸、等灰度或等色線等方式表示波形，地下反射界面的形態(tài)及深度變化即反映探測范圍內(nèi)地質信息，從而達到探測目的。

堿渣作為氨堿法制堿工藝的廢棄物，其成分中含有大量的難溶性CaCO3鹽粒、易溶CaCl2鹽和水。它的化學組成和礦物成分同天然土幾乎完全不同，為利用地質雷達查明測區(qū)內(nèi)的堿渣分布及厚度提供了必要的地球物理前提條件。

2 工程實例

2.1 工程概況

天津港某道路受堿渣影響，僅施工至堆填區(qū)前，為完成剩余路段的施工，以使其與周邊道路相連，需在現(xiàn)有堆填區(qū)內(nèi)進行前期勘察工作。為查明路基的工程地質條件，特別是確定堿渣厚度及分布情況，經(jīng)過比較分析，最終選用地質雷達手段進行探測。

2.2 探測方案

為準確查明場地堿渣厚度，本次探測采用某國外公司生產(chǎn)的RAMAC探地雷達，并使用CUII型主機搭配250 MHZ屏蔽天線進行探測，探測時窗169 ns，布線主要集中在堆填區(qū)的白灰埝上，場地典型雷達探測圖像如圖1及圖2所示。

2.3 成果分析

采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過去直流漂移，自動增益，帶通濾波進行數(shù)據(jù)處理，圖1為場地東側一條典型雷達探測圖像，從雷達剖面圖上可以看出，在40 ns處有一條近似水平的連續(xù)同相軸，推測為潛水面，其下反射信號較弱，在120 ns～105 ns段，有一傾斜連續(xù)同相軸，且存在多次震蕩信號，推測為堿渣土與下部沉積天然土。圖2為場地西側一條典型雷達探測圖像，在40 ns處同樣有一條近水平連續(xù)同相軸，亦應為潛水面，在75 ns左右，亦存在一連續(xù)同相軸，推測為堿渣土下素填土，在10 ns～115 ns段，分布一傾斜連續(xù)同相軸，其下存在多次震蕩信號，當為填土與下部天然土層的分界線。

2.4 工程驗證

3 結語

1)堿渣因其化學成分及礦物成分同天然土幾乎完全不同，其電性參數(shù)與天然土差異顯著，這為地質雷達方法的應用提供了條件。

2)針對人工填土尤其是堿渣的勘察，采用地質雷達技術可以很好的探測其分布及厚度情況，為設計方案的最終確定提供了參考依據(jù)。

3)在探測完成后進行了少量的鉆探，經(jīng)對比證實了地質雷達技術的準確性和可信度。地質雷達測試在勘察中的合理利用提高了測試效率與效果，節(jié)約了勘察成本。

[1]孫樹林，鄭青海，唐 俊.堿渣改良膨脹土室內(nèi)試驗研究.巖土力學,2012,33(6):1608-1612.

[2]李 琳.堿渣的變形性質及微觀機理的研究.天津：天津大學建筑工程學院,2004.

[3]曾昭發(fā)，劉四新.探地雷達原理與應用.北京:電子工業(yè)出版社,2010.

The application of geological radar in caustic sludge investigation

Qin Yingbin Ma Lemin Chen Runqiao

(TianjinInvestigationInstitute,Tianjin300191,China)

This paper pointed out that artificial soil filling distribution and thickness situation was the important contents of road investigation, a road planning of Tianjin port across the caustic sludge hill, to accurately determined the artificial soil filling especially the caustic sludge distribution, using the geology radar made detection, through the drilling proved, the effect and precision both met the investigation requirements, achieved good results.

road, investigation, caustic sludge, soil filling, geological radar

1009-6825(2015)18-0071-02

2015-04-16

秦迎賓(1982- )，男，工程師； 馬樂民(1986- )，男，助理工程師; 陳潤橋(1973- )，男，高級工程師

TU195

A