地质灾害勘察中地质雷达的技术应用分析

地质灾害勘察中地质雷达的技术应用分析

【摘要】目前，岩溶塌陷地区，如何选择经济、有效的勘察评价方法仍处于探索阶段。地质雷达是地质勘探的一种有效的勘探方法，其应用范围还在不断扩大。本文结合笔者工程实践，对探地雷达的探测原理及其应用于地质灾害调查方面的可行性进行了分析阐述，通过地质雷达在地裂缝、岩溶塌陷、滑坡以及活动断裂调查中的应用实例分析。

【关键词】地质灾害；地质雷达；防治调查；技术应用

地质灾害是指在自然或者人为因素的作用下形成的，对人类生命财产、环境造成破坏和损失的地质作用（现象）。如崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、水土流失、土地沙漠化及沼泽化、土壤盐碱化，以及地震、火山、地热害等的统称。近年来，许多地区各种地质灾害（滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等）频发，给当地的经济建设和人民生命财产安全构成了严重威胁。我们知道，任何地质灾害的发生、发展都会引起地球物理场的变化，因此，加强对地质灾害勘查与治理过程中的物探工作研究是当今环境地质工作中的一项重要课题。

1.地质雷达用于地质灾害调查的可行性

通常我们所常见的地质灾害主要有：如崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面沉降、地面塌陷、岩爆、坑道突水、突泥、突瓦斯、黄土湿陷、岩土膨胀、砂土液化，土地冻融、水土流失、土地沙漠化及沼泽化、土壤盐碱化，以及地震、火山、地热害等。严格地讲，任何一种地质灾害的发生都会在介质（土壤、岩层等）中留下痕迹，即通常所说的介电界面，如地裂缝留下的裂隙、活动断裂留下的破碎带、滑坡留下的滑脱面以及塌陷留下的地穴或陷坑等，这些界面两侧介质的物性差异很大，致使电磁波穿过该界面时的反射能量发生增减、波形幅值出现明显变化，据此可解译出该界面的准确位置及大致形态等相关信息，因而，探地雷达用于地质灾害调查是可行的。并且由于使用了高频、宽频带、短脉冲及高速采样等技术，其探测精度及速度均高于其它种类的物探手段。

2.地质雷达在地质灾害调查中的应用 2.1工程概况

工程位置位于重庆市沙坪坝区，该区地表主要岩性为灰岩，区内横向河谷发育，水源丰富，地表灰岩有溶蚀环境。该区域近年多次发生塌陷地质事故，部分民房出现不均匀沉降、开裂等不良现象，且该现象有继续加剧的趋势。为提出合理的治理方案，需要对该区域的岩溶分布进行较为详细的了解，故采用地质雷达对该区域进行探测。由于测区位于居民区，房屋、沼气池、沟渠、地形大起伏等原因对雷达探测效果均会造成一定的不良影响。

2.2探测原理及仪器

探测设备为用美国地球物理公司（GSSI）的SIR—2000型地质雷达，100MHz地质雷达天线。雷达波法检测是利用高频电磁脉冲波的反射来探测目标体的，它通过发射天线向介质发射高频带、短脉冲电磁波，通过接收天线接收其反射波。电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度、能量衰减及波形变化将随所通过介质的电磁学性质及几何形态的变化而变化。介质的电磁学性质主要包括导磁率μ、导电率σ和介电常数ε，它们与介质的组成物质、密实程度密切相关。根据雷达波的旅行时间、幅度与波形等实测数据，即可探测介质的构造分布及其相关深度等。测试记录如图1。

测试按现行《水电水利工程物探规程》（DL/T5010—2005）、《城市工程地球物理探测规范》CJJ7—2007标准执行，仪器参数设置如下：增益：0～66db；采样点数：2048点；发射速率：主要为50脉冲/秒；时间窗口：500ns；滤波系统：20MHz～200MHz。

2.3地质雷达在地质灾害调查中的应用 2.3.1地质雷达应用范围

2.3.1.1在地裂缝调查中的应用。地裂缝是一种常见且比较严重的地质灾害，地下水过量超采、地面不均匀沉降、断裂活动、砂土液化以及地震活动等均可引起地裂缝。由于地裂缝在地表断续出露，刚出现时规模较小，甚至宽仅数mm，不易引起人们的注意。由于其规模较小，以往常用的超声波法很难探测其横向及纵向的延伸变化情况，而使用地质雷达则可有效地解决这些问题。

2.3.1.2在岩溶塌陷调查中的应用。在隐伏基岩为灰岩及白云岩等可溶性岩石的地区，岩溶塌陷是一种较为常见的地质灾害，由于地下水的溶蚀作用，基岩中出现溶洞，溶洞的扩大可导致其上部覆盖层中形成土洞而造成塌陷。由于这一切均发生在地下，隐蔽性较强，不易引起人们重视，隐患也就更大。在这方面的调查中，地质雷达具有较大的优势。

2.3.1.3在滑坡调查中的应用。在斜坡地貌发育的地区，滑坡是一种较为常见的地质灾害，地表流水的侵蚀、地下水的潜蚀和溶蚀以及工程荷载和地震作用等都可能引发滑坡。滑坡体下滑时与母体之间的分界面称滑坡面。在工程方面，为了对滑坡灾害采取有效的防治措施，首先必须要找出滑坡面。一般采用的是电测法及地震勘测法，但这两种方法的花费较高，且受地质因素的干扰较大，远不及地质雷达快速、高效和经济。

2.3.1.4在活动断裂调查中的应用。活动断裂作为一种巨大的灾害隐患已引起人们的注意和重视，它可以诱发地震、地裂缝以及地面沉降等多种地质灾害，危害极大，如果能准确地确定出活动断裂的位置，从而在以后的工程建设中避开或采取有效的防护措施，可以最大限度地减少损失。在活动断裂的调查方面，快速、高效、经济的地质雷达已逐渐取代了钻探及变形监测等传统方法。

2.3.2探测结果

本次测试共计14条测线，长1479m。各测线所得雷达测试图像清晰，满足预期探测要求。本文对其中3条测线进行了分析阐述。

2.3.2.1测线1。测线长145m，覆盖层厚度为1.2～2.5m之间。详细探测结论见表1与图2。

3.结束语

探地雷达作为一种快速、高效和经济的高新探测技术，在工程建设、地灾防治以及其它领域的作用日益显著，尤其在地质灾害调查方面，探地雷达以其无损、快速、准确的工作特点，正逐渐取代钻探、电法及超声波等传统方法，随着对电磁波研究的日益深入，其应用前景将日益宽广。

参考文献

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