淺述地質雷達技術在巖溶區工程地質勘查中的應用

楊 林

（貴州省有色金屬和核工業地質勘查局五總隊，貴州 安順 561000）

近年來，隨著科學技術的發展，地質雷達在地質勘查中的應用越來越廣泛。在工程建設過程中，復雜的地質問題是影響勘查效果的主要因素之一，如地下巖溶，嚴重的威脅著建設工程的質量和安全，所以必須采取有效的技術手段，對巖溶的發育情況，如規模大小，是否穩定等信息進行準確的勘查。地質雷達因其操作簡單，適應性較強等優點，被廣泛的應用到巖溶勘查中[1]。因此，研究分析地質雷達在巖溶勘查中的應用具有重要的現實意義。

1 地質雷達的工作原理

地質雷達在工作過程中，首先對需要勘查的區域進行高頻寬帶電磁波脈沖的發射，然后利用接收天線，收集地下不同介質反射回來的不同的反射波，后經過科學的計算和分析，對介質的結構和形態進行推測，從而對巖溶的位置和分布進行確定。電磁波在不同介質中傳播時受介質的電性性質、相對介電常數以及形態等影響較大，導致出現傳播路徑、電磁場的強度和波形差異[2]。尤其是巖溶區域，地層介質的相對介電常數和空氣的相對介電常數存在較大的差異，因此，若巖溶區域存在地下空洞或者孔隙，采用地質雷達所采集到的反射波也會存在較大的差異，從而幫助相關工作者精準的掌握巖溶區域的地質結構，完成巖溶勘查的工作任務。

2 地質雷達應用分析

（1）區域地質概述。云馬一條街巖、土分布從上到下依次為：第四系（Q）和三疊系中統關嶺組三段（T2g3）和三疊系中統關嶺組二段（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，經鉆探，紅粘土厚度1m～6m。②三疊系中統關嶺組三段（T2g3）：主要出露于地表，其巖性為灰色中厚層白云巖、白云質灰巖。云馬一條街該地層巖性為白云質灰巖[3]。③三疊系中統關嶺組二段（T2g2）：灰色薄至中厚層灰巖，間夾白云巖、白云質灰巖、泥質灰巖及泥灰巖。引水隧洞圍巖主要為灰巖。

（2）工程所在區域地質評價結果。①第四系：屬于松散巖組，其厚度小，呈可塑狀，網狀裂隙發育，壓縮性高，力學強度低。②三疊系中統關嶺組三段白云質灰巖：中風化—微風化程度，屬于較硬質巖類巖石，節理裂隙較發育，沿節理面充填方解石脈、泥質，結合物探和鉆探巖芯揭示表明，該段巖組巖體破碎—較破碎，巖體基本質量等級為Ⅳ級。該巖組巖溶較發育，主要表現形式為淺層溶溝、溶槽，及層面起伏。其巖體完整性較差。③三疊系中統關嶺組二段灰巖：微風化程度，屬于較硬質巖類巖石，節理裂隙較發育，沿節理面充填方解石脈，結合物探和鉆探巖芯揭示表明，該段巖組巖體較破碎，巖體基本質量等級為Ⅳ級。

（3）地質雷達勘查。由于地質雷達在進行巖溶勘查過程中，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。為了對這些干擾信號進行有效的控制，確保勘探結果的準確性，在數據采集過程中對以上干擾因素進行削除，并利用事后數字處理方法削弱干擾因素的影響，提高地質雷達的圖像識別能力。

（4）地質雷達勘查結果。根據地質雷達對該地區巖溶結構的勘查結果，得出如下結論：①云馬大街西側195米處（深約28m）、202.5m處（深約21m），220m（深約26.5m）處出現低阻、強吸收的特征，根據地質雷達的反饋圖像，推測為溶洞（粘土充填或充水）或充水巖溶管道裂隙。②云馬大街西側局部裂隙極發育帶（88m～96m、148m～160m埋深25m～30m處）。③云馬大街東側房屋背后130m～140m處分布有垂直低阻帶，推測為垂直裂隙帶；測線電阻率普遍較低，根據地質雷達的反饋圖像，推測基巖裂隙極為發育，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，根據地質雷達的反饋圖像，推測為基巖裂隙較發育區。

（5）鉆探驗證。為了驗證地質雷達勘查結果的準確性，共設計鉆孔25個，結果表明：8個鉆孔見溶洞裂隙發育，鉆孔見洞率為32%。鉆探驗證結果如表1所示：

表1 工程鉆探驗證結果

同時，隧道施工時隧道內局部出現管涌狀涌水。根據地質雷達勘查結果與鉆探施工驗證實際表明：勘查區域地下巖溶發育，主要表現形式為淺層溶洞、裂隙和地下水巖溶管道。

（6）抽排地下水可能產生的影響。通過地質雷達勘探和鉆探驗證，結果表明工程所在區域內巖溶主要形式為淺層溶溝、溶槽；根據對塌陷區的勘查，表明塌陷上大下小，向下逐漸閉合。此外，該工程區域巖石物理力學高，抗風化力強，在勘查區發生大規模巖溶塌陷的可能性不大，發生小規模地面塌陷的可能性大。其特點為分布無規律，出現頻率以隧道為中心向兩側逐漸變小。若耕地區出現的塌陷，為破壞耕地使用；若在房屋分布區出現的塌陷，因出現的位置不同，對房屋的破壞影響程度亦不同。最嚴重程度因地基失穩導致房屋開裂甚至垮塌。根據抽排地下水工程的影響半徑計算可得，在引水隧道為中心兩側453.14米范圍內，可能會對地質結構造成影響，在該范圍內發生巖溶塌陷的可能性大，危害程度高。因此，為了避免因為抽排地下水導致嚴重的安全事故，應采取有效的技術措施，對現狀及未來可能出現的塌陷區進行綜合治理。

3 結語

綜上所述，本文結合實例分析了地質雷達在巖溶勘查中的具體應用，并通過鉆探對地質雷達的勘查結果進行了驗證。結果表明地質雷達可以精準的反饋巖溶地區的地質構造情況，為本地段巖溶發育特征的研究提供了基礎資料，給工程的安全建設和運營管理提供了保證。