等值反磁通瞬變電磁與地質(zhì)雷達(dá)組合在塌陷滲漏探測中的應(yīng)用

堤防是依靠壩體自身重量來維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在迎水面布設(shè)防滲體以減少滲透水量。由于堤身質(zhì)量及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，又受自然環(huán)境條件和各種內(nèi)外力作用下，堤防結(jié)構(gòu)無時無刻不在發(fā)生變化；同時由于人類活動以及動物破壞，比如重型交通工具經(jīng)過及生物破壞產(chǎn)生的洞穴、空隙、裂縫等；或因堤防施工過程造成的質(zhì)量缺陷所造成的裂隙、脫空等，這些都會導(dǎo)致堤防不能夠提供有效的防護效果，在洪水來臨時，水會滲入堤防，導(dǎo)致涌水翻沙，管涌發(fā)生，進(jìn)而一步步導(dǎo)致決堤，嚴(yán)重威脅著人民的生命和財產(chǎn)安全

。由于洪水來臨時，早期隱患很難及時發(fā)現(xiàn)，具體位置也很難確定；因此，往往采用大量人力晝夜更替地拉網(wǎng)式巡邏，這種方法不僅耗費人力物力，且效率不高。因此，如何快速有效地探查隱患，以及時對堤防進(jìn)行加固處理，一直是堤防隱患防治工作中的重中之重。物探方法具有快速、無損的特點，在堤防隱患探測中可以使堤防不受到二次損害。許多物探方法可以用于堤防隱患探測（例如基于電學(xué)性質(zhì)差異的瞬變電磁法、地質(zhì)雷達(dá)、高密度電法、流場法；基于彈性波性質(zhì)差異的微動、瑞雷面波探測、反射波地震；以及溫度場法、多傳感器信息融合、同位素檢測、纖維光導(dǎo)測溫等其他探測技術(shù)）。由于堤防的巖土性質(zhì)復(fù)雜及物探方法的多解性，采用單一種物探方法開展工作容易在分析及判別中產(chǎn)生較大誤差。因此，需要采用綜合的物探方法，從不同的角度對物探異常進(jìn)行綜合分析，以大大提高物探方法在堤防隱患探測結(jié)果的準(zhǔn)確性

。不同于土石壩，堤防長度通常為幾公里甚至綿延幾十公里，探測效率成為了堤防隱患探測的重中之重。

地質(zhì)雷達(dá)在探測淺部地層介質(zhì)時具有較高的分辨率，而且還具有經(jīng)濟、非破壞性、快速的優(yōu)點廣泛應(yīng)用于巖土勘查、工程質(zhì)量無損檢測、水文地質(zhì)調(diào)查、考古、礦產(chǎn)資源調(diào)查、生態(tài)環(huán)境保護等眾多領(lǐng)域。等值反磁通瞬變電磁法接收地下純二次場，具便捷、抗干擾、分辨率高、低阻反映靈敏等優(yōu)點

，特別適合淺層勘察，可以實現(xiàn)堤防塌陷、脫空的快速精細(xì)探測。本文以上饒某地堤防探測為例，介紹應(yīng)用效果。

1 工作原理

瞬變電磁法以接地導(dǎo)線或不接地回線通以脈沖電流作為場源，以激勵探測目的物感生二次電流，在脈沖間隙測量二次場隨時間變化的響應(yīng)。瞬變電磁法是純二次場觀測，故與其它電性方法比較有體積效應(yīng)小，縱橫分辨率高，對低阻體反映靈敏等特點。早期瞬變電磁場是由近地表的感應(yīng)電流產(chǎn)生的，反映淺部電性分布；晚期瞬變電磁場隨時間的變化規(guī)律，是大地電性的垂向變化的反映，可以探測較深部地質(zhì)體。等值反磁通裝置采用上下平行共軸的兩個相同線圈通以反向電流作為發(fā)射源，在雙線圈源合成的一次場零磁通平面上布設(shè)接收線圈，因此等值反磁通瞬變電磁法可以測量對地中心耦合的純二次場，所以等值反磁通瞬變電磁法可以緩解傳統(tǒng)瞬變電磁法存在的淺層盲區(qū)；又由于采用的雙線圈源，因此比傳統(tǒng)瞬變電磁法的單線圈源對地中心耦合場能量更集中；綜上，等值反磁通瞬變電磁法是淺層探測的一種有效方法

。

地質(zhì)雷達(dá)是一種高效的淺層地球物理探測技術(shù)，它通過發(fā)射天線向地下發(fā)射超高頻電磁波，利用地下介質(zhì)電性參數(shù)的差異，電磁波遇到波速分界面時，會產(chǎn)生一個反射訊號。直達(dá)訊號和反射訊號通過接收天線輸入到接收機，放大后由地質(zhì)雷達(dá)主機顯示出來。根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)主機的反射信號，可以根據(jù)不同異常在波形圖顯示的形態(tài)判斷是否存在目標(biāo)異常體；根據(jù)反射信號到達(dá)滯后時間及巖層的介電常數(shù),可以大致計算出探測目標(biāo)的距離。廣泛用于考古、溶洞、地下管纜探測、地下埋設(shè)物探查、公路地基和鋪層、鋼筋結(jié)構(gòu)、水泥結(jié)構(gòu)、無損探傷等。與傳統(tǒng)的地球物理方法相比,探地雷達(dá)具有快速便捷、操作簡單、抗干擾和場地適應(yīng)能力強、探測分辨率高等方面的優(yōu)勢。

1.1 資料來源 選取2016年6月-2017年9月萬寧市計劃生育服務(wù)中心診治的60例女性免疫不孕患者作為觀察組，同時期的60名健康者為對照組。對照組的60名健康者中，年齡22～35歲，平均年齡為(30.3±3.8)歲，均為已婚已育女性。觀察組的60例女性免疫不孕患者中，年齡23～36歲，平均年齡為(30.2±3.5)歲，病程：≤4.0年者40例，>4.0年者20例，其中原發(fā)性不孕者20例，繼發(fā)性不孕者40例。兩組婦女的年齡比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，兩組具有可比性，同時所有患者均知情同意，并經(jīng)倫理學(xué)委員會批準(zhǔn)通過。

2 數(shù)據(jù)處理

等值反磁通瞬變電磁法采用HPTEMDataProcess軟件來對等值反磁通瞬變電磁法采集的原始資料進(jìn)行處理，①首先對野外數(shù)據(jù)的跳點進(jìn)行剔除，對部分點的數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，來達(dá)到理想的效果；②將點連成剖面之后進(jìn)行地形校正、平滑濾波等預(yù)處理；③通過對反演剖面圖的定性分析，初步了解異常的大致分布及異常的位置；④對反演后的數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)分析、曲線類型分析、視電阻率分析等定性分析；⑤將已知地質(zhì)資料，結(jié)合定性分析與定量分析進(jìn)行綜合解譯。

(4)排導(dǎo)槽工程：在溝口位置設(shè)置一道排導(dǎo)槽，規(guī)整溝槽斷面，將攔擋壩下游的泥石流物質(zhì)順暢地導(dǎo)入柏枝溪，保護流通堆積區(qū)金獅村居民區(qū)的安全。

地質(zhì)雷達(dá)圖形常以脈沖反射波的波形形式記錄，以灰度或波形來顯示雷達(dá)剖面圖。

采用排放績效標(biāo)準(zhǔn)作為反映火電機組發(fā)電過程中兼顧能源利用效率與污染物排放控制的綜合指標(biāo)，根據(jù)火電機組發(fā)電量來計算其污染物許可排放量，使所有火電企業(yè)遵循同等的環(huán)境管理要求，在大氣污染物總量控制方面不僅可以有效促進(jìn)火電行業(yè)的清潔化發(fā)展，還可以提高發(fā)電效率。由此，實施統(tǒng)一的基于產(chǎn)出的排放績效標(biāo)準(zhǔn)，一方面在環(huán)境管理政策方面操作簡單而公平，另一方面為火電企業(yè)提供有效的競爭機制，促進(jìn)火電行業(yè)的綠色持續(xù)發(fā)展。

3 應(yīng)用實例

本次探測平行布置地質(zhì)雷達(dá)測線2條、等值反磁通瞬變電磁法測線1條，單剖面總長2km，基本覆蓋塌陷就周邊區(qū)域。地質(zhì)雷達(dá)野外工作主要技術(shù)參數(shù)為：主頻天線100MHz，天線距1m，采樣時窗200ns，單道垂向采樣點1024個；等值反磁通瞬變電磁主要技術(shù)參數(shù)為：發(fā)送頻率100Hz，點距1m，發(fā)射電壓12V，發(fā)送電流10A。

“反預(yù)期”資源在美方報道中的占比也遠(yuǎn)高于中方，美方往往在否定某個觀點的同時提出自認(rèn)為正確的觀點，中方則通常為了強調(diào)自己的立場而使用“反預(yù)期”資源，例如：

3.1 主要技術(shù)參數(shù)

江西上饒某地堤防頂面發(fā)生塌陷，為了保障人民財產(chǎn)安全，為下部治理提供基礎(chǔ)依據(jù)，急需采用物探手段查明堤防塌陷附近20m深度范圍內(nèi)空洞、富水體等不良地質(zhì)體的空間分布情況。通過現(xiàn)場調(diào)查，及項目快速探測時間要求，決定采用等值反磁通瞬變電磁+地質(zhì)雷達(dá)組合探測方式，達(dá)到快速精細(xì)探測的目標(biāo)。地質(zhì)雷達(dá)主要解決3m以內(nèi)脫空區(qū)域分布，等值反磁通瞬變電磁主要解決3m～20m范圍內(nèi)富水薄弱地質(zhì)體的分布情況。

3.2 解釋方法

結(jié)合視電阻率斷面圖、雷達(dá)發(fā)射圖像和地質(zhì)資料綜合分析解譯，本區(qū)雷達(dá)發(fā)射圖像主要特征為：密實土層反射信號幅值較弱，波形均勻，同相軸連續(xù)；松散土層反射信號幅值較強，同相軸錯斷，雜亂；脫空界面反射信號強，通常為不規(guī)整雙曲線波形特征。等值反磁通視電阻率主要特征為：含水脫空表現(xiàn)為相對低視電阻率異常特征，不含水脫空表現(xiàn)為相對高視電阻率異常特征，土層表現(xiàn)為相對中低阻視電阻率特征。

本次試驗我們采用RADAN7.0軟件對野外采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，地質(zhì)雷達(dá)原始資料的解釋工作主要包括兩部分內(nèi)容：一為數(shù)據(jù)處理，二為圖像解釋。其中數(shù)據(jù)處理主要由兩部分組成：①消除隨機噪聲，壓制干擾，改善背景；②進(jìn)行自動時變增益或控制增益以補償介質(zhì)吸收和抑制雜波，進(jìn)行濾波處理除去高頻，突出目的體，降低背景噪聲和余振影響。最終得到比較清晰的地質(zhì)雷達(dá)斷面圖像。根據(jù)得到的地質(zhì)雷達(dá)斷面圖像與常見異常體的形態(tài)進(jìn)行對比分析來確定目標(biāo)異常體的位置。

如圖3，對比2線地質(zhì)雷達(dá)剖面圖與等值反磁通瞬變電磁視電阻率斷面圖及地質(zhì)雷達(dá)剖面圖發(fā)現(xiàn)，在深度1.5m～6m，視電阻率呈現(xiàn)3塊明顯低阻異常，對應(yīng)位置反射雷達(dá)圖像為向上凸起的不規(guī)整雙曲線形狀異常，推斷為底部空洞富水或者潮濕疏松土體。如圖4，后期開挖驗證在深度1.8米處，土體極其疏松，濕度大，局部脫空，與物探推斷解釋成果非常吻合。

如圖5，對比2線地質(zhì)雷達(dá)剖面圖與等值反磁通瞬變電磁視電阻率斷面圖及地質(zhì)雷達(dá)剖面圖發(fā)現(xiàn)，在深度2m～6m，視電阻率呈現(xiàn)五塊明顯低阻異常，其中一處經(jīng)確認(rèn)為井蓋；其余四處對應(yīng)位置反射雷達(dá)圖像為向上凸起的不規(guī)整雙曲線形狀異常，推斷為底部空洞富水或者潮濕疏松土體。

如圖6，對比地質(zhì)雷達(dá)剖面圖與等值反磁通瞬變電磁視電阻率斷面圖及地質(zhì)雷達(dá)剖面圖發(fā)現(xiàn)，在深度2m～8m，視電阻率呈現(xiàn)四塊低阻異常，其對應(yīng)位置反射雷達(dá)圖像為向上凸起的不規(guī)整雙曲線形狀異常或明顯的同向軸不連續(xù)，推斷為底部潮濕疏松土體。后期開挖驗證在深度2.5m處，土體極其疏松，濕度大，與物探推斷解釋成果非常吻合。

4 結(jié)論與建議

由于生物破壞、人為破壞及堤防自身因素等長期作用下，堤防內(nèi)部會產(chǎn)生裂隙、空洞及通道，受到地下水長期侵蝕，造成土體顆粒成分大量流失，導(dǎo)致堤防地面變形失穩(wěn),汛期“迅速、及時、準(zhǔn)確、全面”的排查堤防隱患是防汛工作的重中之重。常規(guī)方法效率低、精度差，往往難以做到及時、有效地堤防隱患探測。本次探測采用探地雷達(dá)和等值反磁通瞬變電磁相結(jié)合，快速有效查明了塌陷區(qū)域及附近脫空及富水薄弱地質(zhì)體的分布情況，較好的完成了探測任務(wù)。探地雷達(dá)能夠快速準(zhǔn)確的查找淺部異常，等值反磁通瞬變電磁法對中深部的低阻異常反映靈敏，兩種方法相結(jié)合精度高，抗干擾能力強，數(shù)據(jù)采集及資料解譯效率高，釋一種行之有效的堤防探測組合。實際工作過程中，應(yīng)加強發(fā)射頻率試驗工作，測點距應(yīng)根據(jù)探測任務(wù)選擇，精細(xì)探測時點距不宜大于1m，以免錯漏異常。

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