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地质雷达点测法在桥梁桩基岩溶检测中的应用

  中图分类号:TU413 文献标识码:A
  在西部大?_发发展过程中,很多高速公路、桥梁以及隧道的建立都会受到岩溶以及采空区方面因素的影响。想要解决这方面问题,首先要调查清楚采空区以及岩溶的分布和发育情况,仅仅依靠钻探的方式,很难满足投资以及工期等方面的要求。地质雷达属于最近几年新兴的一种勘探方式,与其他勘探方式相比,有着勘探成本低、分辨率高、勘探速度快等优势,非常适合对岩溶以及采空区分布和发育状况的调查,本文就此进行了分析研究。
  一、地质雷达工作原理
  地质雷达主要是借助高频电磁脉冲波的反射来实现对地下目的体特征以及分布状况的调查了解。其原理如图1所示,借助发射天线向地下发射高频短脉冲电磁波,电磁波在传播的过程中一旦碰到有电性差异底层或者目标,就会出现透射和反射现象,天线接收反射波,并将其转化为数字信号,通过电脑以反射波的形式将其记录,之后对这些数据进行处理分析,可以根据反射波的反射时间、幅度、波形等方面情况,对地下目标的位置、分布以及结构情况进行判断。
  对于地质雷达所探测出的数据,可以借助专门的处理软件,结合波形、相位、频率、能量等方面情况,对当前地形中的地下水、溶洞等方面情况进行了解和掌握。因为地质雷达主要是借助发射天线将具有一定宽度的高频电磁波发射至岩体中,受到岩体中介电常数的影响,会产生不同的反射波,被接收天线接收。雷达的工作以介电常数作为基础。一般空气中介电常数为1,岩石大约有4~20,水介电常数为81,见表1。因此,探地雷达对水由非常高的敏感性,主要表现为:第一,地质雷达对于含水率高物质以及水反射极为强烈,有着非常大的反射波;第二,雷达波在其他含水界面的反射波相位与入射波相位刚好是反向;第三,当雷达波通过水体之后,其中的高频成分会被水体吸收,降低反射波优势频率;第四,在雷达波发射过程中,一旦碰到有小型溶洞,将会表现出“双曲线”反射形式。
  二、地质雷达点测法在桥梁桩基岩溶检测中的应用
  (一)采集注意事项
  首先,在开展桥梁桩基探测时,需要尽可能地保证谈侧面的平整性,在进行天线的移动时,需要尽量保持匀速移动状态,并紧贴测量面,避免信号出现异常。其次,在实际的采集过程中,对于干扰信号,需要及时进行记录,比如说金属管件的反射信号等,在之后的判断过程中,如果不参考现场记录,会非常容易将干扰物错误的判断为地质异常部位,在进行记录时,一定要详细的记录测线位置以及干扰物性质,方便之后的分析。在移动天线时,要注意打码,同时对标记位置进行准确记录。
  (二)数据处理
  因为桩基底部岩体的组成结构较为复杂,同时不同的介质对电磁波的反射以及吸收程度存在一定的差异性,检测过程中还会受到外界各方面因素的干扰,导致天线接收的反射波强度变弱,波形较为复杂,很难借助图像实现对岩体构成的判断,因此,要做好对接收信号的处理。
  一方面是增益调节,借助自动或者手动增益的方式,来实现对杂波的抑制和吸收。通过增益点,可以将不同时段不同的放大倍数进行记录,清楚地显示各段的信号。点之间的变化是一个线性变化过程,主要是为了避免因为增益的增加导致“强反射”现象的出现。增益的变化尽量保持平滑,过大会导致出现削顶现象,过小会丢失弱小信号。另一方面是滤波处理,受到高频信号以及低频信号的影响,真实有用信号会被掩盖,借助滤波处理以及时频变换的方式,可以将其中的低频和高频信号出去,最大限度降低外界因素的干扰。滤波可以使水平滤波,也可以是垂直滤波。
  (三)雷达图像分析
  通过地质雷达图像剖面可以更好地解释地质雷达资料所表达的内容,如果前方介质中有电性差异存在,那么通过对地质雷达剖面图的分析,就可以找到其中所对应的反射波。雷达剖面图主要是用来识别有相同反射波组的同相轴。也就是说,当雷达探测到构造断裂带时,在剖面图上会显示出一条与之对应的曲线,岩溶洞穴的波形则会由众多细小抛物线共同组成较大区域,与周边波形的区分十分明显。大量实践表明,地质雷达对于溶洞、水、断裂带十分敏感,但是受到介电常数等方面因素的影响,实际探测距离往往会短于真实距离。
  结语
  借助地质雷达点测法,与工程实际情况结合在一起,在桥梁桩基岩溶检测中有着非常好的应用效果,通过这种方式,可以准确全面的探测出桥梁桩基区域内地质地形实际情况,尤其在岩溶发育的位置以及规模方面的探测,可以为之后施工方案的制定提供有利的参考。但是,在实际的应用中需要注意,使用地质雷达点测法进行地质检测,探测深度以及精度很大程度上受到岩体性质等因素的影响,越完整的围岩,其实际探测精度就越高。

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