地質雷達在某電廠巖土勘察的運用范文

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《熱電技術》2018年第1期

摘要：地質雷達是一種先進的高頻電磁波勘察技術，由它可以精確地探測到地下淺層的空洞或異常體，其高分辨率、高效率、無損探測等優點使其在眾多領域得到廣泛應用。本次在某電廠勘測中應用地質雷達測試（電磁波法）判斷覆蓋層厚度、巖石風化程度，得到連續的地層數據，補充了巖土鉆探以點代線的問題，較好地判別了基巖風化程度的整體分布范圍及軟弱巖土層的分布區域，并通過工程地質調查及鉆探驗證，以指導后期施工。

關鍵詞：地質雷達；巖土勘察；覆蓋層厚度

一、引言

電力工程中巖土鉆探工作在覆蓋層厚度及巖石風化程度的判定上存在以點代線、以點代面的缺陷，而覆蓋層厚度及巖石風化程度等巖土工程地質條件的準確判斷直接影響了工程后期基坑開挖、施工建設的工期和工程造價。本文選取山東省臨沂市某電廠工程勘察區域進行地質雷達測試，結合鉆孔和工程地質調查驗證，解決巖土鉆探以點代線的問題，對覆蓋層厚度和巖石風化程度進行論證，以確定其在廠址區的分布規律及工程性狀[1-2]。

二、地質雷達測試設備

地質雷達是一種先進的高頻電磁波勘察技術，由它可以精確地探測到地下淺層的空洞或異常體，其高分辨率、高效率、無損探測等優點使其在眾多領域得到廣泛應用。它是基于高頻電磁波理論，向地下介質發射一定強度的高頻電磁脈沖，電磁脈沖遇到不同電性介質的分界面時即產生反射或散射，地質雷達接收并記錄這些信號，再通過進一步的信號處理和解釋即可了解地下介質的分布情況[5-6]。當電磁波在介質中傳播時，其路徑—波形將隨所通過介質的介電性質及幾何形態而變化，據接收到波的旅行時間、幅度、頻率與波形變化等特征，可以推斷目的物的內部結構以及深度、形狀等[7]。本次檢測工作使用儀器為瑞典MALA公司生產的ProEx型探地雷達，數據采集設備采用美國勞雷公司生產的SIR20型地質雷達及配套的GSSI型非屏蔽天線，頻率15~80MHz。儀器工作參數的選取為：工作頻率20MHz，GSSI天線發射和接收；采樣點數為1024，疊加次數為256次。處理軟件采用是MALA雷達系統的數據采集軟件GROUNDVISION。

三、地質雷達測試成果分析

1．測線布置

根據探測要求及場地條件和工作環境，采用反射波剖面法，本次共布設10條地質雷達探測剖面。

2．資料解譯原則

探測的雷達圖形常以脈沖反射波的波形形式記錄，以波形或灰度顯示探測雷達剖面圖。地質雷達探測資料的解釋包括兩部分內容，一為數據處理，二為圖象解釋。圖像處理包括消除隨機噪聲壓制干擾，改善背景；進行自動時變增益或控制增益以補償介質吸收和抑制雜波，進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。圖像解釋是識別異常，這是一個經驗積累的過程，一方面基于地質雷達圖像的正演結果，另一方面由于工程實踐成果獲得。只有獲得高質量的地質雷達圖像并能正確的判別異常才能獲得可靠、準確的地質解釋結果。

3．典型測線結果分析

本次重點分析剖面3-3'線與8-8'線的典型結果，通過對地質雷達圖像的反復判讀識別和總結，得出均勻密實的正常巖體和不均勻密實的或地下存在空洞的巖體的雷達圖像的明顯差異，判斷覆蓋層厚度及巖石風化程度。推測成果：自西向東進行探測，該測線0~3.0m深度范圍內，局部存在較薄覆蓋層和全風化巖層，且測線中部存在斜向下裂隙，465#鉆孔之后巖石風化強烈，尾端在466#鉆孔之后顯示基巖面斜向下發展，推測為前期沖溝區域，且填充較為松散，最大厚度可達10m左右。剖面未發現大規模斷裂破碎帶等不良地質現象存在。

4．成果對比

根據工程地質調查，擬建廠址區原始地貌存在數條沖溝、水塘等，現已全部回填，通過本工程一期勘測資料，大致確定沖溝的位置、走向等，并對現場工作進行了優化。另外對擬建主廠房區域已有巖石剖面的進行了研究（見圖4）。圖中紅色邊框內顏色較深的為黑云斜長變粒巖，該巖石位于強風化的白云鉀長變粒巖中間，用手可掰斷；放入水中一天后軟化強烈，用手可碾成砂土狀。可見強風化基巖內部存在軟弱夾層。四、結論通過對雷達探測資料分析，結合工程地質調查結果，本次得到以下結論：（1）根據地質雷達測試，基本確定了重要建筑物區域原有沖溝的走向、覆蓋層埋深等，并判斷原有沖溝位置基巖面起伏變化較大，部分區域分布范圍廣。（2）建筑場地覆蓋層變化較大，分布范圍廣，覆蓋層土質不均一，工程性質變化大。場地基巖裂隙發育，局部風化程度不均一，局部風化強烈，并有較大的裂隙發育，巖石破碎。詳見各剖面圖。（3）雖然場地附近斷裂構造發育，但擬建廠址區內未發現大規模斷裂破碎帶等不良地質現象。各剖面僅發現規模較小的斜向下斷裂帶。（4）根據成果推斷，上覆人工填土和殘坡積層厚度變化大，分布不均勻，該層和全風化基巖層在雷達上有比較清晰界面，穩定的覆蓋層界面約為0~5m。場址內基巖風化作用強，穩定的風化基巖界面約為0~12m。

參考文獻

[1]朱韜.探討工程物探在地質勘察中的應用[J].城市建設理論研究，2015，2：3069-3070.

[2]張凌云，劉鴻福，李成友.高密度電法測量中接地電阻試驗研究.勘探地球物理進展[J].2010，33（3）：179~183.

[3]王效明，羅永現.工程物探在判斷巖石風化程度中的應用.華東建工勘察：2008，1（83）.

[4]蔣鳳.綜合物探在塌陷區巖溶地基安全評價中應用[J].地球，2013，9：130-131.[5]邢文寶.探地雷達技術在巖溶地質勘探中的應用[J].鐵道建筑技術，2006，（4）：63-65.

[6]李大虎.探地雷達在探測墩下隱伏巖溶中的應用[J].重慶工學院學報（自然科學版）：50-54.

[7]莫海萍，陸正，王勇.徐州發電廠巖溶地基處理[C].中國電機工程學會電力土建專委會結構分專委會第五次學術研討會，2006.

作者：藺泓瑞；李仁杰；宋振 單位：山東電力工程咨詢院有限公司