工程探测中雷达技术的适用性范文

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挖地雷达在岩土工程勘察中的应用实例

（一）苏丹喀士穆炼油厂的应用实例

苏丹喀士穆炼油厂所处的地理环境为沙漠性气候，常年高温，空气湿度低。地处高原，炼油厂附近是开阔的戈壁滩，地形平坦。该地区的地层主要是前寒武系的变质岩系列地层，并且侵入岩与变质岩相互交错，使得岩性的分布情况变得十分复杂。为弄清楚炼油厂地区基岩的分布情况，以及查明构造破碎带的规模，相关人员进行了勘察。首先勘察人员在东西方向设置了9条霍达测线，南北方向设置了7条霍达测线，一共16条测线。测线的交点处用来钻孔，这样分布霍达测线就提高了钻孔效率，将原本的500个钻孔减少为63个钻孔，大大节约了人力物力。经过试用挖地雷达技术勘察后，一共探测到了16条剖面，经过分析，大致上可以分析出炼油厂地区的基岩的分布情况。如前文所说，侵入岩与变质岩相互交错，所以在雷达的不同区段上反映的反射线强度差异较大，分析时要尽可能节选测线典型的区段来进行。这里节选1号测线和2号测线进行简要举例分析。1号测线：在测线的60～110m范围，最浅2.6m，最深4.2m；在测线的220m～310m范围内，根据雷达上的反射线可分析出强风化带面起伏较大；在测线的0至30m范围内，在深度1.7m以下探测到了强风化岩石；而在测线的180～270m范围内，由于雷达波形反射十分强烈，可以由此推测在深度7m以下存在闪长岩。2号测线：整体分析岩面起伏不大，比较平缓。在测线390～425m内，分析在地面7m以下可能存在中风化岩石，雷达显示的波线表现为反射强烈，主轴附近较周围介质连续性很差。测线515m附近探测发现有缓倾破碎带。

（二）GPR技术在路基路面工程中的应用实例

在路基路面工程中，以前主要以钻孔取芯的方法来进行勘查，但是这种措施的局限性非常大。经过长时间的使用后，容易出现很多问题，比如路面隆起、破损等，严重时需要封路进行整修或者重建。重修前，需要了解砼板的破坏程度、路面基层的构造、路基土是否过湿、路面各结构层厚度等相关信息。由于高级公路对路基路面的要求较高，以前的老方法对路面容易造成很严重的破坏，但是挖地雷达技术由于使用的是电磁波，不仅分辨率高，而且对路面没有任何损害。应用在路基路面工程中可以准确探测出公路的平整度、路基病害、路基密度等情况。这样可以为路面的保养、重修等工程提供有效而且准确的参考数据。

（三）GPR技术在桩基工程中的应用实例

随着社会城市化的提高，城市高楼、高层建筑以及桥梁等工程在城市中越来越普遍。在这些工程的基础中也越来越多地应用到了桩基础。在建设高层建筑前，需要全面详细地了解建筑位置附近的地质环境。桩基工程之所以采用GPR技术来探测，是因为钻探取样等以往的探测方法既无法探测出桩基工程在施工中故障的成因分析，也无法探测出桩基的长度，在探测桩身垂直度和持力层的位置等情况的时候效果也达不到要求。而且传统的钻探法也无法准确获得大面积范围内的地下岩石分布。利用GPR技术检测桩基础时，主要检测以下几个方面：工程中桩基的承载力是否达标、桩基本身的结构强度、桩基的结构完整性。而GPR技术因为其准确、无损的特点在桩基工程占据了独特的优势。近来，部分科学家在瑞士的喀斯特地貌地区进行的实验就充分证明GPR技术在探测中的良好效果。中国方面，科研人员在深圳、厦门等沿海城市利用GPR技术勘察孤石、土洞等地下介质时也取得非常显著的效果，进步很大。

（四）GPR技术在隧道工程中的应用实例

随着近年来隧道工程的兴起，由于具有高效无损等优越性的GPR技术也开始在隧道工程中应用了。在实际工程施工中，挖地雷达技术应用十分广泛。既可以用来探测隧道工程附近的地质条件，也可以能够起到地质灾害的提前预报，极大地提高了工程施工的安全性。除此之外，挖地雷达技术在施工期间还可以准确检查隧道结构的质量、探查隧道的病害等。在隧道的施工选址、施工、最后到竣工运营，随处可以见到挖地雷达技术的身影。目前，我国的城市化建设还没有达到外国部分国家的高度，隧道工程等起步较晚，经验不足，挖地雷达技术的应用还仅仅局限在隧道检测方面。但是在公路、铁路隧道工程的病害探测方面也积累了部分经验，并且对这方面技术研究的投入也在不断增加，相信在不久的将来，我国在这方面也能走到世界技术的前列。

提高探地雷达剖面分辨率方法的应用

探地雷达剖面分辨率与探测深度有关，当深度达到一定程度后，剖面分辨率会降低。在现代工程中，主要利用小波变换的多分辨和局部时频特性，将信号中的低频成分过滤掉，保护高频成分。提高剖面分辨率后能够更加有效地反应探测信息。某工程在沪宁线铁路进行探测时，采样480个点，检测出的剖面图分辨率较低，可以看到三层界面，分别在道碴表面层以下0.35m、0.50m和1.00m处，后经开挖得出0.00m～0.50m左右是道碴层，0.50m～1.00m为基床表层填土，1.00m为基床底层粘土顶层。在0.35m处存在一个很薄的砂垫层，由于厚度很薄（只有0.1m左右），所以在雷达图像上表现为只有一个连体的雷达反射波。利用db4小波进行高通波和去噪后，剖面图像的对称性增强很多，能够准确地进行计算和分析，在剖面图中可以清晰地看到0.35m处砂垫层的上、下界面清晰可见，砂垫层已经被翻浆冒泥所破坏，而且可以清晰地看到翻冒通道，如256道、290道处。

结语

从近年来岩土工程勘察的资料中可以很容易看到，通过挖地雷达技术获得资料和数据都有很高的准确性和可比性。挖地雷达技术的广泛应用，使得岩土工程勘察相比从前进行得更顺利、完成得也更轻松。使岩土工程勘察真正做到了有的放矢，不管是在经济上还是在工程施工效率上都有了很大的提高。而且利用挖地雷达技术在进行勘查探测时，可以获得各类岩土的高分辨率图像，这样不仅可以更加准确的探测到工程附近的地质环境，也有利于各类岩土的科学研究，这也从另一个方面说明了挖地雷达技术还有更加广泛的应用空间和发展前景。尽管挖地雷达技术有如此多的优越性，但是在数据信号采集、数据处理、雷达成像等方面还有待进一步研究和改进，但是随着岩土工程中挖地雷达技术的应用越来越广泛，我们有理由相信挖地雷达技术会越来越强大，应用前景也会越来越好。

作者：李书春单位：江苏南京地质工程勘察院