水利水電工程勘察中地質雷達技術的應用

孫彩霞

(山東省德州市樂陵市水利局,山東 樂陵 253600)

0 引言

地質雷達方法具有測試速度快、高精度、低成本、非開挖和可大面積探測的優點,在巖土工程勘察中取得了廣泛的應用[1]。地質雷達法通常應用于隧道超前地質預報和巖溶地質條件下的巖土工程探測,在測試方法以及應用效果上都十分成熟,而且取得了大量的研究成果[2]。而將其應用于水利水電工程的探測實例較少,特別是針對壩基工程中巖體的斷層破碎帶和錯動帶的巖土工程勘測解譯,更是鮮見報道[3-4]。本文嘗試將地質雷達方法應用于實際的高拱壩壩基巖土工程勘測,分析壩基不良地質體的電磁波響應特征,以研究地質雷達在水利水電地地質體探測中的應用效果。

1 地質雷達方法的基本原理

地質雷達方法作為最為重要的工程地質探測方法之一,其探測的基本原理是利用各個地質體之間存在介電常數的差異,通過發射天線向土體內發射電磁波,電磁波在土體的傳播過程中,受到地質體的導電特性的影響,在傳播速度上的發生不同程度的改變,同時電場波的振幅也會呈現不同程度的衰減,當接收天線采集經過地質體反射的電磁波后,可以分析電場波在地質體內的波動規律以及時空分布特征,進而探明地質體的分布情況。地質雷達發射的電磁波在土體中的傳播服從麥克斯韋波動方程,具體可以描述為電磁場強的偏微分方程,如公式(1)所示。

(1)

式中:E為電磁波的場強,N/C,▽為算子,t為時間,s,σ為電磁常數,μ為泊松比,ε為介電常數。……