淺述地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)在巖溶區(qū)工程地質(zhì)勘查中的應(yīng)用

楊 林

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局五總隊(duì)，貴州 安順 561000）

近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，地質(zhì)雷達(dá)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在工程建設(shè)過(guò)程中，復(fù)雜的地質(zhì)問(wèn)題是影響勘查效果的主要因素之一，如地下巖溶，嚴(yán)重的威脅著建設(shè)工程的質(zhì)量和安全，所以必須采取有效的技術(shù)手段，對(duì)巖溶的發(fā)育情況，如規(guī)模大小，是否穩(wěn)定等信息進(jìn)行準(zhǔn)確的勘查。地質(zhì)雷達(dá)因其操作簡(jiǎn)單，適應(yīng)性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用到巖溶勘查中[1]。因此，研究分析地質(zhì)雷達(dá)在巖溶勘查中的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 地質(zhì)雷達(dá)的工作原理

地質(zhì)雷達(dá)在工作過(guò)程中，首先對(duì)需要勘查的區(qū)域進(jìn)行高頻寬帶電磁波脈沖的發(fā)射，然后利用接收天線，收集地下不同介質(zhì)反射回來(lái)的不同的反射波，后經(jīng)過(guò)科學(xué)的計(jì)算和分析，對(duì)介質(zhì)的結(jié)構(gòu)和形態(tài)進(jìn)行推測(cè)，從而對(duì)巖溶的位置和分布進(jìn)行確定。電磁波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)受介質(zhì)的電性性質(zhì)、相對(duì)介電常數(shù)以及形態(tài)等影響較大，導(dǎo)致出現(xiàn)傳播路徑、電磁場(chǎng)的強(qiáng)度和波形差異[2]。尤其是巖溶區(qū)域，地層介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)和空氣的相對(duì)介電常數(shù)存在較大的差異，因此，若巖溶區(qū)域存在地下空洞或者孔隙，采用地質(zhì)雷達(dá)所采集到的反射波也會(huì)存在較大的差異，從而幫助相關(guān)工作者精準(zhǔn)的掌握巖溶區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，完成巖溶勘查的工作任務(wù)。

2 地質(zhì)雷達(dá)應(yīng)用分析

（1）區(qū)域地質(zhì)概述。云馬一條街巖、土分布從上到下依次為：第四系（Q）和三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組三段（T2g3）和三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組二段（T2g2）。分述如下：

①第四系（Q）：淺褐、黃色紅粘土，成因多為殘積。云馬一條街表層均有分布，經(jīng)鉆探，紅粘土厚度1m～6m。②三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組三段（T2g3）：主要出露于地表，其巖性為灰色中厚層白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r。云馬一條街該地層巖性為白云質(zhì)灰?guī)r[3]。③三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組二段（T2g2）：灰色薄至中厚層灰?guī)r，間夾白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r及泥灰?guī)r。引水隧洞圍巖主要為灰?guī)r。

（2）工程所在區(qū)域地質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果。①第四系：屬于松散巖組，其厚度小，呈可塑狀，網(wǎng)狀裂隙發(fā)育，壓縮性高，力學(xué)強(qiáng)度低。②三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組三段白云質(zhì)灰?guī)r：中風(fēng)化—微風(fēng)化程度，屬于較硬質(zhì)巖類巖石，節(jié)理裂隙較發(fā)育，沿節(jié)理面充填方解石脈、泥質(zhì)，結(jié)合物探和鉆探巖芯揭示表明，該段巖組巖體破碎—較破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ級(jí)。該巖組巖溶較發(fā)育，主要表現(xiàn)形式為淺層溶溝、溶槽，及層面起伏。其巖體完整性較差。③三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組二段灰?guī)r：微風(fēng)化程度，屬于較硬質(zhì)巖類巖石，節(jié)理裂隙較發(fā)育，沿節(jié)理面充填方解石脈，結(jié)合物探和鉆探巖芯揭示表明，該段巖組巖體較破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ級(jí)。

（3）地質(zhì)雷達(dá)勘查。由于地質(zhì)雷達(dá)在進(jìn)行巖溶勘查過(guò)程中，很容易受到外界干擾因素的影響，包括地表物體、地下管線以及空中高壓電纜等。為了對(duì)這些干擾信號(hào)進(jìn)行有效的控制，確?？碧浇Y(jié)果的準(zhǔn)確性，在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中對(duì)以上干擾因素進(jìn)行削除，并利用事后數(shù)字處理方法削弱干擾因素的影響，提高地質(zhì)雷達(dá)的圖像識(shí)別能力。

（4）地質(zhì)雷達(dá)勘查結(jié)果。根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)對(duì)該地區(qū)巖溶結(jié)構(gòu)的勘查結(jié)果，得出如下結(jié)論：①云馬大街西側(cè)195米處（深約28m）、202.5m處（深約21m），220m（深約26.5m）處出現(xiàn)低阻、強(qiáng)吸收的特征，根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)的反饋圖像，推測(cè)為溶洞（粘土充填或充水）或充水巖溶管道裂隙。②云馬大街西側(cè)局部裂隙極發(fā)育帶（88m～96m、148m～160m埋深25m～30m處）。③云馬大街東側(cè)房屋背后130m～140m處分布有垂直低阻帶，推測(cè)為垂直裂隙帶；測(cè)線電阻率普遍較低，根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)的反饋圖像，推測(cè)基巖裂隙極為發(fā)育，且沖水或夾泥，僅34m～70m下方，100m～110m下方，154m～160m下方局部電阻率稍高，根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)的反饋圖像，推測(cè)為基巖裂隙較發(fā)育區(qū)。

（5）鉆探驗(yàn)證。為了驗(yàn)證地質(zhì)雷達(dá)勘查結(jié)果的準(zhǔn)確性，共設(shè)計(jì)鉆孔25個(gè)，結(jié)果表明：8個(gè)鉆孔見(jiàn)溶洞裂隙發(fā)育，鉆孔見(jiàn)洞率為32%。鉆探驗(yàn)證結(jié)果如表1所示：

表1 工程鉆探驗(yàn)證結(jié)果

同時(shí)，隧道施工時(shí)隧道內(nèi)局部出現(xiàn)管涌狀涌水。根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)勘查結(jié)果與鉆探施工驗(yàn)證實(shí)際表明：勘查區(qū)域地下巖溶發(fā)育，主要表現(xiàn)形式為淺層溶洞、裂隙和地下水巖溶管道。

（6）抽排地下水可能產(chǎn)生的影響。通過(guò)地質(zhì)雷達(dá)勘探和鉆探驗(yàn)證，結(jié)果表明工程所在區(qū)域內(nèi)巖溶主要形式為淺層溶溝、溶槽；根據(jù)對(duì)塌陷區(qū)的勘查，表明塌陷上大下小，向下逐漸閉合。此外，該工程區(qū)域巖石物理力學(xué)高，抗風(fēng)化力強(qiáng)，在勘查區(qū)發(fā)生大規(guī)模巖溶塌陷的可能性不大，發(fā)生小規(guī)模地面塌陷的可能性大。其特點(diǎn)為分布無(wú)規(guī)律，出現(xiàn)頻率以隧道為中心向兩側(cè)逐漸變小。若耕地區(qū)出現(xiàn)的塌陷，為破壞耕地使用；若在房屋分布區(qū)出現(xiàn)的塌陷，因出現(xiàn)的位置不同，對(duì)房屋的破壞影響程度亦不同。最嚴(yán)重程度因地基失穩(wěn)導(dǎo)致房屋開(kāi)裂甚至垮塌。根據(jù)抽排地下水工程的影響半徑計(jì)算可得，在引水隧道為中心兩側(cè)453.14米范圍內(nèi)，可能會(huì)對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)造成影響，在該范圍內(nèi)發(fā)生巖溶塌陷的可能性大，危害程度高。因此，為了避免因?yàn)槌榕诺叵滤畬?dǎo)致嚴(yán)重的安全事故，應(yīng)采取有效的技術(shù)措施，對(duì)現(xiàn)狀及未來(lái)可能出現(xiàn)的塌陷區(qū)進(jìn)行綜合治理。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合實(shí)例分析了地質(zhì)雷達(dá)在巖溶勘查中的具體應(yīng)用，并通過(guò)鉆探對(duì)地質(zhì)雷達(dá)的勘查結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明地質(zhì)雷達(dá)可以精準(zhǔn)的反饋巖溶地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造情況，為本地段巖溶發(fā)育特征的研究提供了基礎(chǔ)資料，給工程的安全建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理提供了保證。