夏曉勇，梁 棟，吳 瑾

(貴州省交通科學研究院)

1 引 言

貴州是國內喀斯特最為發(fā)育的區(qū)域之一，省內碳酸巖地層分布廣泛，公路工程不可避免地受到巖溶影響。公路隧道施工揭露巖溶，可能引發(fā)涌水突泥，危及施工安全，或使隧道“懸空”于溶洞內難以施工處治，并耗費大量額外投資;或公路路基底部有隱伏溶洞，在施工期溶洞是穩(wěn)定的，未被揭露，但隨時間推移，其可能發(fā)生坍塌，為日后運營安全埋下隱患。因此，在巖溶發(fā)育強烈地段的公路建設工程中，進行巖溶探測非常必要。地質雷達是公路巖溶物探有效的手段之一，目前應用廣泛。

地質雷達在公路工程中使用非常頻繁，但其效果卻良莠不齊，尤其是后期解譯對個人經驗和專業(yè)知識依賴性很強。對于經驗不足的技術人員，往往出現(xiàn)一個探測結果有多種解譯，或出現(xiàn)解譯與實際情況不相符的情況，不但達不到預期探測效果，還打擊探測(解譯)人員信心。

筆者在貴州從事多年的巖溶地質雷達物探工作，掌握了大量一手資料。本文擬通過一些工程實例，介紹部分典型的被證實的雷達物探圖像的解譯，總結巖溶雷達探測圖像的一些特征，為類似工程提供參考。

2 工程實例及圖像分析

某聯(lián)拱隧道中導洞基底物探雷達時間剖面圖像，探測段落內為中厚層灰?guī)r，該段靠近背斜核部，受地質構造影響，巖體破碎，灰?guī)r中溶蝕發(fā)育。雷達圖像顯示顯示地下4 ～16 m有異常強反射，反射波以中低頻大振幅為主，同相軸較清晰，但不連續(xù)，第一反射同相軸不甚明顯，多次波不發(fā)育。解譯該處異常為一溶洞，充填大量泥質或塊碎石，地下水較發(fā)育。后經釬探驗證，確實存在充填型的溶洞。

某隧道上臺階基底物探雷達時間剖面圖像，探測段落為白云質灰?guī)r，中厚層狀。圖像顯示地下1.5 ～4.5 m 有異常強反射，第一反射界面同相軸清晰連續(xù)，呈開口向下的拋物線，后續(xù)反射低頻成分豐富，反射波以低頻大振幅為主，推測該處有溶洞發(fā)育，溶洞頂部埋深1 ～2 m，溶洞最大寬約2 ～3 m，深3 ～3 m，洞壁較光滑，洞內充填粘土及塊碎石，地下水較發(fā)育，頂部可能充填不密實，有空洞。后經下臺階開挖證實該溶洞存在，且充填物情況也與解譯分析一致。

某隧道基底物探圖像，探測段落內為厚層狀灰?guī)r，巖體較為完整，干燥，無地下水影響，相應段落掌子面開挖時發(fā)現(xiàn)在兩層厚層灰?guī)r分界面位置小溶洞極為發(fā)育。雷達圖像顯示有兩個明顯的平行反射同相軸，該同相軸略緩傾，且傾角與實測巖層沿隧道縱斷面視傾角一致。與現(xiàn)場地質情況結合分析，認為此同相軸為厚層灰?guī)r的巖層面反射所形成。界面反射同相軸以下局部有較強孤立反射，每一孤立反射處反射波以雜亂大振幅反射為主，反射略呈開口向下的拋物線，X 形交叉回波較發(fā)育，具有小型空溶洞反射特征。推測沿兩層灰?guī)r分界面有連珠狀小型溶洞或溶槽發(fā)育，且溶洞(槽)主要發(fā)育在下伏巖層頂部，這與巖溶發(fā)育的規(guī)律是吻合的，也與掌子面開挖情況一致。

某涵洞基底物探雷達圖像，涵洞基底主要為三疊系中厚層灰?guī)r，巖層緩傾，順涵洞軸向有豎向節(jié)理發(fā)育，沿節(jié)理有溶蝕現(xiàn)象，本圖像即為沿該節(jié)理走向測線探測結果。圖像顯示探測范圍內7.5 m 有異常反射，反射波以中高頻為主，反射極強，疊加干涉現(xiàn)象嚴重(振幅增強、波組難以區(qū)分)，多次波明顯(強反射區(qū)域拖尾嚴重)，具有明顯的空洞反射特征。推縱向0 ～3 m，深度7.5 ～10.5 m 有溶洞發(fā)育，溶洞頂部埋深7.5 m，縱向寬大于4.0 m，底板埋深約17 m，無充填物;縱向9 ～18 m，縱深9 ～10 m 范圍有異常反射，反射波以中高頻為主，反射極強，有空洞反射特征。推測該處有溶洞發(fā)育，溶洞頂板埋深9 m，溶洞縱向寬9 m，高約3.0 m，無充填物。該溶洞后經鉆探證實存在。

3 結 論

采用地質雷達進行隧道巖溶探測是有效可行的，合理的解譯是地質雷達物探的關鍵。筆者通過多個項目實踐積累的經驗，總結了一些具有代表性的巖溶形態(tài)地質雷達反射特征和探測結果解譯技巧，在類似工作中可以作為參考:

(1)雷達圖像的解譯必須結合現(xiàn)場地質情況進行，并宜在地質推斷的基礎上進行解譯，切不可就圖論圖。巖溶的發(fā)育不僅和巖性有關，其受地質構造的控制也十分明顯，結合地質情況分析進行解譯往往更合理;

(2)異常反射特征受雷達時間剖面圖像縱(時間)橫(測線)比例、地面測線起伏的影響很大，須將探測圖像的縱橫比列調成一致并進行地形校正后再進行解譯;

(3)高頻成分豐富、反射極強、多次波發(fā)育、干涉明顯一般是空溶洞反射特征。常見地質體反射中，空洞反射是最強的;

(4)低頻、反射強烈、同相軸明顯但不連續(xù)、疊加干涉明顯、雜亂無章一般是充填型大型溶洞的反射特征;

(5)小型溶洞反射圖像有較明顯同向軸，且有孤立體反射特征，即開口向下拋物線型同相軸，但具有一定規(guī)模的大溶洞無此特征;

(6)連續(xù)分布的小型溶洞反射相互疊加，容易產生X 型交叉的同相軸;

(7)碳酸巖的巖層分界面附近往往具有較大電性差異，層面處可能出現(xiàn)很強的反射，在進行解譯時應加以注意。

需要特別強調的是，由于物探結果的多解性，雷達物探結果需要采用鉆探或開挖驗證加以核實后才可使用;另外，本文所列工程實例還不足以囊括所有巖溶形態(tài)的地質雷達的反射特征，有待進一步通過實踐或模型試驗加以完善和補充。

［1］舒志樂.隧道襯砌內空洞探地雷達探測正反演研究［J］. 重慶大學，2010.

［2］吳文榮，丁文其，戎凱，等.地質雷達在探測隧道中小煤窯中的應用［J］.第八屆全國工程地質大會論文集，2008.

［3］蘭樟松，張虎生，張炎孫，孫文才.淺淡地質雷達在工程勘察中的干擾因素及圖像特征［J］.物探與化探.2000年05 期.