研究城市道路地下空洞探测的地质雷达技术祖伟业

研究城市道路地下空洞探测的地质雷达技术祖伟业
发布时间：2021-09-07T04:01:05.160Z 来源：《中国科技人才》2021年第17期作者：祖伟业
[导读] 随着城市现代化建设步伐的不断加快，对城市道路地下空洞探测也提出了全新要求，不仅要满足速度快和分辨率高等要求，同时还需要使设备的机动灵活性以及抗干扰能力得到有效增强。

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摘要：随着城市现代化建设步伐的不断加快，对城市道路地下空洞探测也提出了全新要求，不仅要满足速度快和分辨率高等要求，同时还需要使设备的机动灵活性以及抗干扰能力得到有效增强。

本文针对城市道路地下空洞探测中地质雷达技术应用进行分析，介绍了地质雷达工作原理，探讨了城市地下空洞的物性特征及形成原因，分析了地质雷达技术应用条件和影响因素，并提出地质雷达技术的工作方法，希望能够为相关工作人员起到一些参考和借鉴。

关键词：城市道路；地下空洞探测；地质雷达技术；工作方法
绪论
随着人们对城市地下空间的开发和利用力度不断加大，大型地铁建设工程的数量也在不断提升，而由于受到施工环境以及地质条件等方面因素所带来的影响，进而导致地下工程建设存在相应的危险性和不确定性，容易出现地面沉降、下陷等问题。

对此，需要相关技术人员对地质探测技术进行合理改进和创新，从而进一步保证地下工程施工安全性，为人们的生命财产安全提供保障。

一、地质雷达工作原理
地质雷达属于无损探测仪器，其主要采用宽频带高频电磁波信号，可以对介质分布进行有效探测。

具体来说，地质雷达通过天线可以对电磁波反射信号进行发射和接收，并在测线上对天线进行移动，从而对相关剖面图像进行获取。

地质雷达天线发射端可以向地下有效发射相应的高频电磁波，而电磁波信号在地下传播时在于不同介质界面相遇时会有反射现象发生，和发射端同步移动的天线接收端，可以对发射电磁波进行接收，之后利用雷达主机对反射的电磁波波形特征进行精确记录。

对于地质雷达探测趋肤深度表示，其公式如下。

图2 地质雷达探测工作示意图
二、城市地下空洞的物性特征及形成原因
（一）地下空洞的形成原因
针对地下空洞形成原因进行分析，其具体包括以下几个方面。

首先，长期振动。

现如今，城市道路交通运输量不断增大，而且还有许多大型机械，这导致地表往往长时间受到振动影响。

与此同时，地下水位也在不断下降，进而降低了地下裂隙和孔隙压力，扩大了深层空隙和裂隙面积，导致道路地下有空洞现象存在。

其次，地下水和地质。

我国北方的部分城市，由于长期受到地质运动所带来的影响，进而导致其出现相应的裂隙问题，再加上地下水冲刷，扩大了裂隙面积，最终产生空洞等问题。

最后，基建施工。

在建筑深基坑、地铁隧道工程等施工项目当中，由于受到地层扰动，进而导致地下水大量渗出，并带走了四周一些泥沙，形成了相应的地下空洞现象。

（二）地下空洞的物性特征
针对地下空洞产生原因，可以将空洞划分以下几种类型，分别为含水空洞、松散土层以及空洞。

这些地下空洞类型虽然不同，但特点相同，主要表现在走向和延伸不明显、规模大小不一、形状不规则等。

一般情况下，地下空洞与周围介质的物性差异相对较大，而且电阻率值相对较高，电磁波具有极快的传播速度，介电常数较低，震波强度的衰减相对比较缓慢。

含水空洞电阻率相对较低，介电常数则相对较大，震波强度的衰减较快，而且电磁波传播速度相对较低。

在空洞出现坍塌问题后，洞内往往会有破碎和疏松的堆积物，和周围一些介
质相比，会在导电性、介电常数、地震波传播速度等方面表现出相应差异[2]。

三、地质雷达技术应用条件和影响因素的分析
（一）应用条件
在对地质雷达技术进行应用，需要满足以下条件。

首先，需要确保地下空洞与周围介质的差异明显，从而形成反射。

其次，地下空洞规模和深度应相对较大，并保证电磁波能够在目标体有效穿透。

再次，在发射电磁波时应确保具有充足能量，从而使其可以满足目标物埋藏的深度要求，同时还能够返回地面，并利用接收天线对反射电磁波进行接收。

最后，在对地下空洞异常进行区分时，不会受到地下介质信号或者地表干扰带来的影响。

（二）影响因素
针对影响地质雷达技术应用的相关因素进行分析，其具体包括以下几个方面。

首先，地下管网。

由于城市地下管网的分布十分复杂，且纵横交错，含有许多附属设施，因此对地质雷达技术应用也会产生一定影响。

其次，地下介质。

地下介质环境往往十分复杂，而且分布不均匀。

再次，地表干扰。

在探测区内存在许多高大建筑物、高压输电缆以及车辆等，将会直接影响到探测工作开展。

最后，架空广告牌以及管线。

四、地质雷达技术的工作方法
（一）搜集资料及踏勘现场
相关工作人员首先需要对探测区内的地下管网、人防工程和勘探施工资料进行搜集，从而充分了解探测区的周围环境、地形以及地下介质。

这样一来，工作人员可以对地质雷达技术的工作条件进行掌握，同时还能够明确交通、工作环境以及干扰情况，为探测工作开展打好基础。

（二）布置工作
地下空洞的规模和分布特征具有一定特殊性，因此相关工作人员需要按照具体道路走向，对剖面进行布设，一旦发现目标体存在异常情况，需要合理采取十字剖面或者短剖面等方式，对探测区域进行重复探测，同时还需要进行加密处理，最后确认其无相关异常现象后，方可对下一项工作进行开展。

（三）方法技术
首先，工作人员需要运用观测方式对数据进行采集。

探底雷达在对天线进行发射和接收时，需要对剖面法进行采用，同时还需要按照相应间距沿着具体的观测剖面进行移动。

当在某测点对波形记录进行获取后，可以形成多条波形记录所组成的全新雷达图像。

其次，方法试验技术。

在具体开展城市地下空洞勘探工作时，需要对方法试验进行有效应用。

具体来说，需要在已有人防工程或者方沟当中对试验剖面进行布置，然后对地质雷达探测试验进行开展，从而对相应的工作方法以及参数进行选择，可以充分了解作业区内雷达异常情况具有的图像特征，从而对该方法的有效性进行明确。

再次，工作参数选择。

工作参数选择的合理性，对探测结果具有直接影响，其具体包括工作频率、天线间距以及介质电磁波速等。

相关工作人员需要通过具体方法试验进行确定，从而合理选择工作参数。

最后，探测剖面。

探地雷达的基础为方法试验，需要结合参数选择以及观测方式有效探测剖面。

结束语：
综上所述，地下空洞是一种严重的城市地质灾害问题，对此相关部门需要对物探勘察工作加大重视。

在城市道路地下空洞探测过程中，通过对地质雷达技术进行应用，可以使探测过程中遇到的问题得到有效解决，而且还具有较强的抗干扰性，可以方便、快捷的开展探测工作，有效提升探测工作效率和质量，取得良好探测效果，因此需要对该项技术进行有效推广和应用。

参考文献：
[1]李兆祥，贺剑波，李昌宁，夏仁静，郭森，李浩.地质雷达和微动探测技术在地铁勘察中的综合应用[J].冶金管理，2021，12（09）：97-98.
[2]鄢油纤，丛沛桐，侯剑山.地质雷达在地面沉降探测中的应用[J].陕西水利，2021，17（01）：22-24.。