易書斌

（云南省紅河州水利電力工作站 661100）

1 工程概況

彌勒縣雨補(bǔ)水庫(kù)工程位于南盤江水系白馬河下游的云南省彌勒縣城東北部的壩口村，距縣城12km，庫(kù)區(qū)位于彌勒、路南、瀘西三縣交界處。

彌勒縣雨補(bǔ)水庫(kù)是一座以灌溉為主，兼有城鎮(zhèn)供水、發(fā)電、防洪、旅游等綜合效益的中型水庫(kù)。水庫(kù)攔河壩以上徑流面積654.2km2，年平均產(chǎn)水量1.6億m3。水庫(kù)為不完全年調(diào)節(jié)中型水庫(kù)，總庫(kù)容5750萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)灌溉面積6020hm2，年調(diào)節(jié)供水量1.03億m3，年發(fā)電2050萬(wàn)kW·h。

2 地質(zhì)雷達(dá)在本工程建設(shè)中的主要任務(wù)

雨補(bǔ)水庫(kù)輸水隧洞工程施工過(guò)程中，由于隧洞圍巖相對(duì)破碎，塌方相對(duì)較多，為此進(jìn)行了回填、固結(jié)灌漿，為了準(zhǔn)確反映灌漿質(zhì)量，采用SIR20型地質(zhì)雷達(dá)，檢測(cè)隧洞頂拱的脫空情況。本次檢測(cè)所涉及的范圍為0+000.0～0+495.0洞段。

3 工程地質(zhì)、結(jié)構(gòu)特征

雨補(bǔ)水庫(kù)輸水隧洞布置于攔河壩右岸山體內(nèi)，洞身圍巖為相對(duì)破碎的砂巖，屬Ⅴ類圍巖，成洞條件差，洞身地質(zhì)穩(wěn)定性差。洞身為有壓圓形隧洞，斷面直徑1.8m，由進(jìn)口段、豎井閘室、壓力鋼管段、工作閘消力段、側(cè)堰泄水段組成。豎井段設(shè)置平板檢修閘，出口設(shè)置錐形工作閘，全長(zhǎng)495.75m，設(shè)計(jì)出流15.0m3/s，最大出流26.6m3/s。

4 地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)方法與技術(shù)

4.1 基本原理

地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)是研究高頻（100～10000MHz）短脈沖電磁波在地下介質(zhì)中的傳播規(guī)律的一門學(xué)科。在距場(chǎng)源r、時(shí)間t，以單一頻率ω振動(dòng)的電磁波的場(chǎng)值P可用下列公式表示：

若將式（3）寫成 k=α+jβ，則有

式中，指數(shù)冪中αr為電磁波傳播時(shí)的相位項(xiàng)，α為波速的決定因素，稱為相位系數(shù)；e-βr是一個(gè)與時(shí)間無(wú)關(guān)的項(xiàng)，它表示電磁波在空間各點(diǎn)的場(chǎng)值隨著離場(chǎng)源的距離增大而減小，β稱為吸收系數(shù)。介質(zhì)電磁波速度的計(jì)算公式為

分辨率是衡量地球物理方法分辨最小異常體能力的重要指標(biāo)。分辨率可分為垂直分辨率和水平分辨率?？紤]到干擾噪聲等因素，一般把b=λ/4作為垂直分辨率的下限，對(duì)于水平分辨率，有兩個(gè)重要結(jié)論：

a.單個(gè)異常體的水平分辨率尺度遠(yuǎn)小于Fresnel帶。

b.兩個(gè)水平相鄰異常體要區(qū)分開(kāi)的最小水平距離為大于第一Fresnel帶直徑，第一Fresnel帶直徑計(jì)算公式為

式中 λ——雷達(dá)子波的波長(zhǎng)，λ=v/f；

H——異常體埋藏的深度。

地質(zhì)雷達(dá)的觀測(cè)方式主要采用剖面法，數(shù)據(jù)采集一般采用連續(xù)采集方式，本次對(duì)隧洞的檢測(cè)就是采用剖面法連續(xù)采集方式（見(jiàn)圖1）。

圖1 收發(fā)單置式天線GPR探測(cè)原理示意圖

4.2 隧洞檢測(cè)剖面布置

根據(jù)工程的施工情況，沿隧洞軸向在頂拱布置1條檢測(cè)剖面，在0+010～0+495.0洞段頂拱實(shí)施無(wú)間斷的連續(xù)檢測(cè)。同時(shí)橫剖面的檢測(cè)布置采取平均抽查和指定檢查相結(jié)合的方式進(jìn)行。首先，按45.0m的間距在0+010～0+495.0洞段之間檢測(cè)了12個(gè)橫剖面，再對(duì)0+116.5、0+159、0+272.6、0+385.3，共 4個(gè)指定斷面進(jìn)行檢測(cè)（施工時(shí)塌方較為嚴(yán)重），共完成16個(gè)橫剖面的檢測(cè)。檢測(cè)時(shí)從隧洞左邊墻（指面向下游時(shí)）底部開(kāi)始，經(jīng)過(guò)頂拱，直到檢測(cè)至右邊墻底部為止，對(duì)整個(gè)橫剖面實(shí)施不間斷的連續(xù)檢測(cè)。

5 地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)資料解釋

5.1 解釋方法

地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)的處理與解釋內(nèi)容多、過(guò)程復(fù)雜，主要包括濾波、偏移、波速標(biāo)定等，在做這些處理后，利用式（8）計(jì)算出異常體的埋藏深度。

地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)成果的表示方法：頂拱軸向剖面檢測(cè)成果的標(biāo)示以樁號(hào)為準(zhǔn)；橫向剖面檢測(cè)成果的標(biāo)示采用“九點(diǎn)模式”，即面向下游將隧洞橫向斷面按順時(shí)針?lè)较蚬矘?biāo)出9個(gè)點(diǎn)位，如圖2所示。

圖2 橫向斷面點(diǎn)位示意圖

在地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)成果表中，有兩種類型的異常，即強(qiáng)反射性異常和強(qiáng)吸收性異常，前者就物性而言一般是與混凝土差別較大的介質(zhì)，如金屬埋設(shè)物和空腔等，后者則一般是混凝土不密實(shí)的反映。

5.2 資料成果解釋

對(duì)所有測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可把所有地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)波形分為三種類型，即無(wú)異常型、強(qiáng)反射性異常型和強(qiáng)吸收性異常型。結(jié)合物性參數(shù)對(duì)比結(jié)果，對(duì)檢測(cè)出的兩種類型的異?？梢宰鞒銎鋵?duì)應(yīng)的解釋：

a.強(qiáng)反射性異常。鋼筋等金屬埋設(shè)物或空腔，經(jīng)進(jìn)一步分析判斷，本次所發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)反射性異?；旧隙紝儆阡摻畹冉饘俾裨O(shè)物。

b.強(qiáng)吸收性異常。此類異常反映對(duì)雷達(dá)波的強(qiáng)烈吸收或耗散，屬介質(zhì)不密實(shí)，可判定為缺陷異常。

檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)下頁(yè)表。

6 結(jié)論與評(píng)價(jià)

6.1 結(jié)論

0+100、0+116.5、0+159、0+272.6、0+385.3 位置拱頂及邊墻還有塌空現(xiàn)象，說(shuō)明回填灌漿未對(duì)空洞進(jìn)行完全充填，存在質(zhì)量隱患，需要做補(bǔ)灌處理。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)定位鉆孔，確實(shí)存在空洞，說(shuō)明檢測(cè)結(jié)果完全符合客觀實(shí)際。

6.2 評(píng)價(jià)

地質(zhì)雷達(dá)是近10余年來(lái)發(fā)展起來(lái)的地球物理高新技術(shù)方法，以其分辨率高、定位準(zhǔn)確、快速經(jīng)濟(jì)、靈活方便、剖面直觀、實(shí)時(shí)圖象顯示等優(yōu)點(diǎn)，已成功應(yīng)用于巖土工程勘察、工程質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)、水文地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)資源研究、文物及考古探測(cè)等眾多領(lǐng)域。地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)用于隧洞回填灌漿隱患的檢測(cè)，客觀、準(zhǔn)確地反映了工程隱患的性質(zhì)和位置，保證了工程建設(shè)質(zhì)量。

縱、橫剖面檢測(cè)成果表