钻孔地质雷达在岩溶地质勘察中的应用

沿路线地表水体较发育 ， 主要为沿线鱼塘水及 季节性的丘间沟溪流水 ， 受大气降水影响。 该路段处于溶蚀洼地 ， 地下水较发育可见多处 岩溶泉 ， ｋ４＋ ５ 如 １ ４０左 １０ｎ 处 ， ２ ｌ 水量受季节影响
③ 粘土（ ２Ｑ Ⅲ－ 州 ： ） 土黄色、 褐红色 ， 稍湿 ，
厚层状构造 ， 岩质坚硬 ， 节理 、 裂隙较发育 ， 裂隙中方 解石脉充填 ， 岩芯多呈柱状、 短柱状 ， 局部呈碎块状 ，
地表岩溶较发育 ， 该层普遍分布。
３ １ ２ 地 质构 造 ．．
要为软塑状淤泥质土， 承载力低 ， 易产生堤基下沉 ； 红粘土地区因土体结构 （ 土体存在裂 隙） 及基 岩裂
０ 引 言
２ 世纪 ７ ０ ０年代后期 ， 人们把雷达放人钻孔中 ，
理， 根据雷达波的振幅和波形等资料 ， 可以推测出地
下岩土介质的结构特征 。 钻孔雷达有单孔反射探测、 跨孔探测和地 面 一 孑 中探测这三种测量方式 ， Ｌ 又称为垂直雷达剖面 ， 探 测 原理如 图 １和图 ２所 示 。
隙发育程度等因素可在岩土分界面上存在一层富水 软土层 ， 并易形成土洞。根据物探资料 ， 该段路基下 伏基岩岩溶较发育， 对本勘察 区的工程有一定影响。
３ ２ 实测数 据 ．
本区位处于南岭 纬向复杂构造带中段 ， 区域上 复杂构造段 ， 回龙一富川压性断裂组系列 。该段 属 路基下伏基岩属单斜构造 ， 岩层产状 ２８ ７ 。 ８ ７ 。根 Ｌ 据物探和现场地质测绘成果分 析， 场区内断层不发 育。根据 区域地质 资料 ， 区新构造运动长期 以来 场 处于间歇性抬升过程 ， 但近期无 中、 强震记 录， 属相
进行了钻孔周围岩体 的三维扫描 ， 并发展成了钻孔 雷达系统¨ 。Ｊ ｅ Ｄ Ｉ ｉ 等人充分利用了电磁 ａ ｓ ． ｒｎ ｍ ｖｇ 波传播路径， 出了一种新的跨孔雷达速度层析成 提 像方法ｌ 。Ｓ ２ ．Ｗａｓ ｄ 等人用钻孔地质雷达进行 Ｊ ｎｔ ｔ ｅ
了地 下 污 染 物 的 探 测， 取 得 了较 好 的探 测 效 并 果－ 。Ｊｎ ｒ ｉ ｅ ３ ｅｓ ｏ ｃ 等人采用反射波和直达波相结 Ｔ ｎｋ 合的方法 ， 优化 了地质雷达跨孔模式的层析成像分 辨率和准确率 。宋雷、 Ｊ 黄家会等采用钻孔雷达对 地下深部的不 良地质体进行 了探测， 证明钻孑 雷达 Ｌ 可 以被用 来探 测 地下 深 部 结构 ．。刘 四新 等 人 通 ６ ］ 过建立物理模型 ， 并在模型上进行物理实验的方法， 证明了钻孔雷达探测裂缝的可行性【引。本文在数 Ｊ
硬塑状 ， 成份以粘粒为主。 ２ ）泥盆系上统锡矿山组 Ｄ 。 中风化灰岩： 黑色 、 灰 青灰色 ， 晶质结构 ， 隐 中
较大。施工期间， 水位标高 １３ ８ 。水文地质条 ９ ．９ｍ 件较复杂。
３ １ ４ 不 良地质 与特殊 性岩 土 ．．
前期勘察资料表明： 路基段 的不 良地质现象主
钻孔雷达与普通地质雷达原理基本相同， 由一 个发射天线和一个接收天线组成。发射天线发射脉 冲幅度较宽、 频率较高的高频电磁波； 接收天线则接 收来 自各种地下不均匀介质的反射波。如果地下存 在着溶洞、 溶蚀裂隙等不 良岩溶地质体时 ， 接收天线
所接收到的雷达波在形态 、 振幅 、 相位等方面会发生 明显变化。对接 收到的反射波进行适 当的数据处
图 １ 单孔钻 孔雷达探 测示意图
在钻孔雷达反射探测方式 中， 同一个钻孔 中 在
的不同位置分别布置发射天线和接收天线 ， 并且保 持两个天线的间距固定 。钻孔雷达常用的天线为偶
极子天线 ， 它的优点是能发射和接收来 自 ３０ 空间 ６。 的电磁波信号。钻孔雷达的解译依据来 自处理后的 雷达图像剖面中， 根据反射波组的波形特征 ， 与周围
果更加准确。从 电磁波方程出发正演模拟 了几种典型地质异常体 ， 出不同异常体在钻孔地 得 质 雷达剖 面中的图像特征。最后结合工程实例 ， 证明了钻孔雷达能够准确识别岩溶、 溶洞等异
常体 ， 跟钻探 资料有很好的对应关系。
关键 词 ： 钻孔 雷达 ；岩溶 勘察 ； 数值 模 拟 中图 分类号 ： １．２ Ｕ４２ ２ 文献标 识码 ： Ｂ
值模 拟 和工程 探测 中 ， 用 的都是 钻 孔 地质 雷 达 中 采 的单 孔反 射模 式 。该 方 法能够探 测 出隐伏 在地下 的
异 常体
岩溶的规模 ， 结合地质钻探的数据 ， 能够为特殊地质 的处 理方 案提 供科 学准 确 的地 质资料 。
１ 钻 孔 雷达 基本理 论及 解释依 据
第３ ７卷第 ４ 期
２１ 年 １ ０ １ ２月
湖
南
交
通
科
技
Ｖ０ ． ７ Ｎ ． １３ ｏ ４
Ｄｅ ． ０１ ｃ２ １
ＨＵ ＮＡＮ Ｃ ＯＭＭＵ Ｃ Ｔ Ｏ Ｓ Ｉ ＮＣ ＮＩ Ａ Ｉ Ｎ Ｃ Ｅ Ｅ ＡＮＤ Ｔ ＨＮＯＬ ＥＣ ＯＧＹ
文 章编 号 ：１０ —４ Ｘ（０ １０ ・０ ００ ０ ８８４ ２ １ ）４０ ５— ４
对 稳定 地块 。
３ １ ３ 水文地 质 ．．
① 淤泥质土 （ Ｐ ： Ｑ 深灰色 ， ， ） 湿 软塑状 ， 主
要 由粘粒 组成 。
② 粘土（ ２Ｑ ： Ⅱ－ 砒 Ｐ） 褐黄色、 黄褐色、 灰褐 色， 稍湿 ， 以硬塑、 可塑为主。主要 由粘粒组成 ， 表层 含有植物根系。局部底部为地 质 勘察 中 的应 用
贺 衡 王文聪 李政安 。 ，
１０ ２ ） ０ ０ ２ （． １ 湖南省道贺高速公路建设开发有限公 司， 湖南 道县 ４ ５ ０ ； ２ 中交第四工程局有限公司 ， ２３０ ． 北京
摘
要： 钻孔地质雷达能深入岩体 内部探测， 与传统地表物探方法相比， 该方法的探测效
反射 的强度 对 比 ， 通过 同相 轴 平 行 性 与连 续性 的追
收稿 日期 ： ０ １１一Ｏ ２ １・ １ｌ 作 者简介 ： 贺 衡（ ９ ３ ） 男 ， １８ － ， 工程师 ， 主要从事高速公路建筑工程工作。
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湖
南 交 通 科 技
３ ７卷
积粘土 ， 顶部含植物根系。