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挖地雷達在巖土工程勘察中的應用實例

（一）蘇丹喀士穆煉油廠的應用實例

蘇丹喀士穆煉油廠所處的地理環境為沙漠性氣候，常年高溫，空氣濕度低。地處高原，煉油廠附近是開闊的戈壁灘，地形平坦。該地區的地層主要是前寒武系的變質巖系列地層，并且侵入巖與變質巖相互交錯，使得巖性的分布情況變得十分復雜。為弄清楚煉油廠地區基巖的分布情況，以及查明構造破碎帶的規模，相關人員進行了勘察。首先勘察人員在東西方向設置了9條霍達測線，南北方向設置了7條霍達測線，一共16條測線。測線的交點處用來鉆孔，這樣分布霍達測線就提高了鉆孔效率，將原本的500個鉆孔減少為63個鉆孔，大大節約了人力物力。經過試用挖地雷達技術勘察后，一共探測到了16條剖面，經過分析，大致上可以分析出煉油廠地區的基巖的分布情況。如前文所說，侵入巖與變質巖相互交錯，所以在雷達的不同區段上反映的反射線強度差異較大，分析時要盡可能節選測線典型的區段來進行。這里節選1號測線和2號測線進行簡要舉例分析。1號測線：在測線的60～110m范圍，最淺2.6m，最深4.2m；在測線的220m～310m范圍內，根據雷達上的反射線可分析出強風化帶面起伏較大；在測線的0至30m范圍內，在深度1.7m以下探測到了強風化巖石；而在測線的180～270m范圍內，由于雷達波形反射十分強烈，可以由此推測在深度7m以下存在閃長巖。2號測線：整體分析巖面起伏不大，比較平緩。在測線390～425m內，分析在地面7m以下可能存在中風化巖石，雷達顯示的波線表現為反射強烈，主軸附近較周圍介質連續性很差。測線515m附近探測發現有緩傾破碎帶。

（二）GPR技術在路基路面工程中的應用實例

在路基路面工程中，以前主要以鉆孔取芯的方法來進行勘查，但是這種措施的局限性非常大。經過長時間的使用后，容易出現很多問題，比如路面隆起、破損等，嚴重時需要封路進行整修或者重建。重修前，需要了解砼板的破壞程度、路面基層的構造、路基土是否過濕、路面各結構層厚度等相關信息。由于高級公路對路基路面的要求較高，以前的老方法對路面容易造成很嚴重的破壞，但是挖地雷達技術由于使用的是電磁波，不僅分辨率高，而且對路面沒有任何損害。應用在路基路面工程中可以準確探測出公路的平整度、路基病害、路基密度等情況。這樣可以為路面的保養、重修等工程提供有效而且準確的參考數據。

（三）GPR技術在樁基工程中的應用實例

隨著社會城市化的提高，城市高樓、高層建筑以及橋梁等工程在城市中越來越普遍。在這些工程的基礎中也越來越多地應用到了樁基礎。在建設高層建筑前，需要全面詳細地了解建筑位置附近的地質環境。樁基工程之所以采用GPR技術來探測，是因為鉆探取樣等以往的探測方法既無法探測出樁基工程在施工中故障的成因分析，也無法探測出樁基的長度，在探測樁身垂直度和持力層的位置等情況的時候效果也達不到要求。而且傳統的鉆探法也無法準確獲得大面積范圍內的地下巖石分布。利用GPR技術檢測樁基礎時，主要檢測以下幾個方面：工程中樁基的承載力是否達標、樁基本身的結構強度、樁基的結構完整性。而GPR技術因為其準確、無損的特點在樁基工程占據了獨特的優勢。近來，部分科學家在瑞士的喀斯特地貌地區進行的實驗就充分證明GPR技術在探測中的良好效果。中國方面，科研人員在深圳、廈門等沿海城市利用GPR技術勘察孤石、土洞等地下介質時也取得非常顯著的效果，進步很大。

（四）GPR技術在隧道工程中的應用實例

隨著近年來隧道工程的興起，由于具有高效無損等優越性的GPR技術也開始在隧道工程中應用了。在實際工程施工中，挖地雷達技術應用十分廣泛。既可以用來探測隧道工程附近的地質條件，也可以能夠起到地質災害的提前預報，極大地提高了工程施工的安全性。除此之外，挖地雷達技術在施工期間還可以準確檢查隧道結構的質量、探查隧道的病害等。在隧道的施工選址、施工、最后到竣工運營，隨處可以見到挖地雷達技術的身影。目前，我國的城市化建設還沒有達到外國部分國家的高度，隧道工程等起步較晚，經驗不足，挖地雷達技術的應用還僅僅局限在隧道檢測方面。但是在公路、鐵路隧道工程的病害探測方面也積累了部分經驗，并且對這方面技術研究的投入也在不斷增加，相信在不久的將來，我國在這方面也能走到世界技術的前列。

提高探地雷達剖面分辨率方法的應用

探地雷達剖面分辨率與探測深度有關，當深度達到一定程度后，剖面分辨率會降低。在現代工程中，主要利用小波變換的多分辨和局部時頻特性，將信號中的低頻成分過濾掉，保護高頻成分。提高剖面分辨率后能夠更加有效地反應探測信息。某工程在滬寧線鐵路進行探測時，采樣480個點，檢測出的剖面圖分辨率較低，可以看到三層界面，分別在道碴表面層以下0.35m、0.50m和1.00m處，后經開挖得出0.00m～0.50m左右是道碴層，0.50m～1.00m為基床表層填土，1.00m為基床底層粘土頂層。在0.35m處存在一個很薄的砂墊層，由于厚度很薄（只有0.1m左右），所以在雷達圖像上表現為只有一個連體的雷達反射波。利用db4小波進行高通波和去噪后，剖面圖像的對稱性增強很多，能夠準確地進行計算和分析，在剖面圖中可以清晰地看到0.35m處砂墊層的上、下界面清晰可見，砂墊層已經被翻漿冒泥所破壞，而且可以清晰地看到翻冒通道，如256道、290道處。

結語

從近年來巖土工程勘察的資料中可以很容易看到，通過挖地雷達技術獲得資料和數據都有很高的準確性和可比性。挖地雷達技術的廣泛應用，使得巖土工程勘察相比從前進行得更順利、完成得也更輕松。使巖土工程勘察真正做到了有的放矢，不管是在經濟上還是在工程施工效率上都有了很大的提高。而且利用挖地雷達技術在進行勘查探測時，可以獲得各類巖土的高分辨率圖像，這樣不僅可以更加準確的探測到工程附近的地質環境，也有利于各類巖土的科學研究，這也從另一個方面說明了挖地雷達技術還有更加廣泛的應用空間和發展前景。盡管挖地雷達技術有如此多的優越性，但是在數據信號采集、數據處理、雷達成像等方面還有待進一步研究和改進，但是隨著巖土工程中挖地雷達技術的應用越來越廣泛，我們有理由相信挖地雷達技術會越來越強大，應用前景也會越來越好。

作者：李書春單位：江蘇南京地質工程勘察院