探地雷達法在復雜土質堤防隱患探測中的應用

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正文：

1 堤防探地雷達法

淮沭河全線采用探地雷達法進行普查，分別沿堤頂迎水坡側（右測線）和背水坡側（左測線）兩條測線進行。

1.1 探地雷達數據處理

探地雷達數據處理是利用，首先將外業采集的數據傳輸到計算機中，再通過 對原始數據進行濾波、去噪、均衡等處理，打印時間剖面圖。利用打標和時間剖面圖上的節段接縫等特征來確定探查 位置的對應關系。

1.2 探查成果分析與解釋

（1）良好段堤防圖像特征

淮沭河試驗段堤防為交通路面，路面表層由碎石土鋪筑，堤防主要由人工填土和自然沉積土構成。根據試驗段堤防以往的地質勘察資料，人工填土主要分為2層，上層為粘性土層，厚度約2.5m左右，下層填土層底深度約7.5m左右。人工填土層的下方為自然沉積土，堤防填土的密實，堤防各結構層介質分布均勻，層位分布連續穩定，含水率均勻分布，典型的探地雷達剖面圖見圖1所示。

圖1圖像特征顯示，人工填土層在探地雷達探查剖面圖像上反映清晰，尤其是A層和B層的分層界面清晰，根據探地雷達的波形顯示特征，人工填土A層的介電常數低于B層的，堤防各結構層的雷達波同相軸連續性良好，振幅和波向一致性良好，沒有異常突變的雷達反射波組存在，說明該段堤防下沒有空洞存在。

圖1 右測線堤防雷達探查成果剖面圖像

（2）電磁干擾圖像特征

在野外實際探查過程中，會受到現場外界的干擾影響，存在異常電磁波。在本次試驗段探地雷達探查過程中，主要干擾源是堤防上方空中的高壓電線，其干擾分布為強反射的拋物線分布，具體見圖2所示。

圖2 左測線堤防雷達探查剖面圖像

圖2中探地雷達探查的異常特征信號為典型的高壓電線產生的電磁干擾，其能量較大，干擾范圍較大，經過濾波、水平疊加以及反褶積等主要的處理過后仍然較為明顯，掩蓋了部分人工填土層B層的有效信號，降低了雷達探查剖面的信噪比。高壓電線干擾在探查右線同樣存在，探查成果解釋時需排除此類干擾異常。

（3）地層疏松圖像特征

本次試驗段堤防疏松區異常多出現在人工填土B層，疏松區異常表現為雷達波饒射較多，相對周圍介質其雷達波振幅較大，能量較強，疏松區異常往往存在地層不均勻沉降現象，雷達波的振幅以及頻率變化都會受地層含水率的影響，富水區的雷達波視頻率相對周圍介質較低。圖3為試驗段堤防探地雷達探查剖面圖像。

圖3 右測線堤防雷達探查剖面圖像

圖3是右測線堤防探地雷達探查剖面圖像，探查結果顯示在測線段的堤防斷面，人工填土A層介質出現了松散現象，其下方B層也出現了擾動，表現為雷達波同相軸斷續，波浪形顯示，與兩側地層的連續均勻的同相軸特征有明顯的區別，并且擾動區的下方的自然沉積土局部出現了疏松現象，影響深度較大，在疏松區的周圍，堤防結構層出現了錯斷和沉降，表明該疏松區有一定的影響范圍。

通過對上述探地雷達探查成果圖像的分析，表明地層出現疏松的區域主要產生在人工填土B層，少許可以影響到自然沉積層。疏松區異常的雷達反射波特征與周圍介質存在明顯的差別，主要表現為地層出現擾動、富水。疏松區存在砂壤土的B層，易形成高孔隙率、富水的松散或空洞區，經過時間的推移，松散或空洞區的范圍可能會進一步發展擴大。

（4）空洞圖像特征

圖4 右測線堤防雷達探查剖面圖像

圖4是右測線堤防探地雷達探查剖面圖像，探查結果顯示在測線段的堤防斷面，人工填土B層出現了空洞，在B層空洞內的傳播速度快，反射系數變大，振幅變大，呈現強烈的反射信號特征，同時探地雷達反射波同相軸錯斷，是典型的空洞雷達波特征圖像，但圖4雷達剖面圖中空洞的規模不大。

2 結論

根據各種物探方法探查成果分析，發現所探查到的堤防空洞在表層填土中，由于壓實度不夠。人工填土層中由于前期空洞存在，后受車輛振動、雨水浸泡等因素而坍塌、沉降形成松散體；人工填土B層土質不均勻、松散、脫空和局部存在裂縫滲水；人工填土A層和B層、B層和自然沉積層的分層結構面土體松散，自然沉積層局部擾動、松散現象。上述現場試驗表明，探地雷達的效果好，能夠形象的反應地層結構已經空洞異常情況，并且能確定空洞的形態以及規模。