文/李有軍 遼寧省冶金地質(zhì)四〇二隊(duì)有限責(zé)任公司 遼寧鞍山 114038

通常情況下，在水文地質(zhì)和工程地質(zhì)的檢測(cè)中會(huì)遇到斷層、裂隙帶以及溶洞等地質(zhì)問(wèn)題。如果在施工之前不對(duì)地質(zhì)進(jìn)行良好的排查，在施工過(guò)程中，一旦遇到上述問(wèn)題，就會(huì)嚴(yán)重的影響施工的進(jìn)度。因此快速有效地獲取準(zhǔn)確的地質(zhì)信息對(duì)工程建筑來(lái)講是至關(guān)重要的?，F(xiàn)如今鉆孔地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用，在很大程度上提高了探測(cè)的效率和探測(cè)的準(zhǔn)確性，因其具備的高分辨率和抗干擾能力等特點(diǎn)，使其能夠迅速查明整個(gè)地面的地質(zhì)情況。

1、鉆孔地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的簡(jiǎn)介

鉆孔地質(zhì)雷達(dá)是一種能夠確定地下介質(zhì)的廣譜電磁技術(shù)，這種技術(shù)的頻率一般為50～250赫茲，能夠?qū)崿F(xiàn)一定距離內(nèi)穿透巖石介質(zhì)。在原理上，鉆孔地質(zhì)雷達(dá)與地面的地質(zhì)雷達(dá)一樣，都是需要兩個(gè)天線(xiàn)，一個(gè)用來(lái)發(fā)射高頻寬帶的電磁波，一個(gè)用來(lái)接收地下巖石的發(fā)射波。在鉆孔地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行探測(cè)地質(zhì)信息時(shí)，電磁波在傳輸過(guò)程中會(huì)受到巖土電磁性質(zhì)和幾何形態(tài)的影響，進(jìn)而使接收端接收的電磁波強(qiáng)度和波形發(fā)生變化。因此，需要根據(jù)接收的電磁波雙程走時(shí)、振幅和波形等信息對(duì)地下巖土介質(zhì)結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行推測(cè)。但是在探測(cè)過(guò)程中，地下巖土介質(zhì)的電導(dǎo)率達(dá)到一定值時(shí)，會(huì)導(dǎo)致雷達(dá)單孔反射測(cè)量失效，這也就是說(shuō)在高導(dǎo)率的地下巖土介質(zhì)中是不能保障電磁波是以波的形式進(jìn)行傳播，而對(duì)于這種地下巖土介質(zhì)就只能使用跨孔測(cè)量或孔中地面測(cè)量，利用首波振幅和到達(dá)時(shí)間獲取地質(zhì)信息。

2、鉆孔地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的種類(lèi)

目前，鉆孔地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)主要有三種類(lèi)型，分別是單孔反射技術(shù)、蹲孔層成像技術(shù)以及垂直剖面測(cè)量技術(shù)。

2.1 單孔反射技術(shù)

現(xiàn)階段單孔反射技術(shù)是鉆孔雷達(dá)技術(shù)中最基本的方式，它的工作原理與地質(zhì)雷達(dá)的工作原理非常相似。在應(yīng)用單孔反射技術(shù)時(shí)，發(fā)射天線(xiàn)與接收天線(xiàn)兩者是相連的，當(dāng)作業(yè)期間發(fā)射天線(xiàn)向四周發(fā)射電磁波時(shí)，如果存在破碎帶、空洞等介電差異較強(qiáng)的物質(zhì)時(shí)，所發(fā)射的電磁波就會(huì)出現(xiàn)部分被反射回來(lái)的現(xiàn)象，然后就會(huì)被接收天線(xiàn)接收，其他的電磁波就會(huì)傳向更深層次的地質(zhì)層?，F(xiàn)如今單孔反射技術(shù)主要在交叉斷裂層和溶洞地質(zhì)個(gè)水文特征的檢測(cè)中被廣發(fā)應(yīng)用。

2.2 蹲孔層成像技術(shù)

蹲孔層成像技術(shù)在使用過(guò)程中需要保障兩個(gè)鉆孔能夠在一個(gè)一二維平面中，這樣做的好處是能夠有效的減少幾何位置對(duì)蹲孔層成像技術(shù)的實(shí)際探測(cè)帶來(lái)的影響。在進(jìn)行探測(cè)時(shí)，需要將發(fā)射天線(xiàn)和接收天線(xiàn)這兩個(gè)天線(xiàn)分別放在兩個(gè)孔內(nèi)，當(dāng)發(fā)射天線(xiàn)在孔內(nèi)被固定好之后，接收天線(xiàn)就可以在另一個(gè)孔內(nèi)檢測(cè)鉆孔的深度，伴隨著發(fā)射天線(xiàn)的移動(dòng)，接收天線(xiàn)對(duì)鉆孔深度的檢測(cè)也會(huì)不斷地增加。在操作過(guò)程中反復(fù)進(jìn)行這樣的探測(cè)就可以對(duì)鉆孔進(jìn)行整體深度的檢測(cè)。

2.3 垂直剖面測(cè)量技術(shù)

在鉆孔探測(cè)工作中也可以使用標(biāo)準(zhǔn)的雷達(dá)勘測(cè)系統(tǒng)，操作人員通過(guò)將發(fā)射天線(xiàn)和接收天線(xiàn)放在地面的不同位置上，然后在鉆孔中通過(guò)移動(dòng)發(fā)射天線(xiàn)來(lái)對(duì)鉆孔進(jìn)行探測(cè)，這就是垂直剖面測(cè)量技術(shù)。現(xiàn)如今，垂直剖面測(cè)量技術(shù)并沒(méi)有形成系統(tǒng)和相應(yīng)的流程，并在地質(zhì)和水文檢測(cè)中的應(yīng)用也相對(duì)較少。

3、鉆孔地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)在水文與工程地質(zhì)中的應(yīng)用

3.1 在公路勘察中的應(yīng)用

鉆孔地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)在公路勘察中的應(yīng)用主要分為工程勘察過(guò)程、數(shù)據(jù)采集、勘察圖像分析以及勘察結(jié)果分析與處理。本次勘察的工程是在灰?guī)r地區(qū)，地勢(shì)低降雨大，其次由于周?chē)乃疗骄孑^高會(huì)使地下水位的變動(dòng)比較頻繁。在勘察進(jìn)行之前，已對(duì)該工程的路基進(jìn)行處理，因路面的平整度較高，在該工程中布置了六個(gè)勘察孔，其中4、5、6號(hào)勘察孔在同一平面上，并且間距為四米，其中5號(hào)孔的勘察采用的是單孔反射技術(shù)，4和6號(hào)孔采用跨孔層成像技術(shù)。

在對(duì)5號(hào)孔進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，采樣間隔0.1m，發(fā)射與接收天線(xiàn)的間距為4m左右。在4和6號(hào)孔檢測(cè)時(shí)，需要在地質(zhì)層0～14m深度范圍內(nèi)進(jìn)行采樣，每次移動(dòng)發(fā)射天線(xiàn)的距離為0.5m左右，30次掃描就得出841條采集射線(xiàn)。然后進(jìn)行勘察圖像分析，結(jié)果為三孔的方向和地面基本保持垂直狀態(tài)，利用獲得的數(shù)據(jù)和計(jì)算公式可以掌握該公路的地質(zhì)情況，為公路的維護(hù)和修整提供依據(jù)。

3.2 鉆孔地質(zhì)雷達(dá)在水庫(kù)大壩中的應(yīng)用

在水庫(kù)大壩勘查中，鉆孔地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用主要是在前期場(chǎng)地勘察、中期工程質(zhì)量監(jiān)管以及安全隱患檢測(cè)中。地面雷達(dá)裝置可以完成前期場(chǎng)地勘察工作，鉆孔地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)完成中期工程質(zhì)量監(jiān)管和安全隱患檢測(cè)。

在本次水庫(kù)大壩勘察檢測(cè)中，根據(jù)檢測(cè)分析和結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該水庫(kù)大壩的跨孔層中存在一部分呈現(xiàn)灰色的現(xiàn)象，而這一現(xiàn)象表明，在該區(qū)域內(nèi)鉆孔地質(zhì)雷達(dá)的電磁波的傳播速度非常慢，因此判斷該區(qū)域的大壩可能存在一定程度的裂縫，使水庫(kù)大壩出現(xiàn)了漏水的問(wèn)題。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，與其他勘查技術(shù)相比，鉆孔地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，因此該項(xiàng)技術(shù)在水文地質(zhì)與工程地質(zhì)的勘查中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。但就我國(guó)鉆孔地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展情況來(lái)看，無(wú)論是在技術(shù)上還是在應(yīng)用上都還需進(jìn)一步加強(qiáng)，只有這樣才能夠使鉆孔地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的勘察效果得到進(jìn)一步的提升，更好地為我國(guó)水文與工程地質(zhì)的勘查工作奠定良好的基礎(chǔ)。