張曉哲

摘 要 本文重點討論了地質雷達的基本工作原理，常見技術方法和使用應用領域，闡述了地質雷達在電力工程勘探中的具體應用措施。

關鍵詞 電力工程勘探;地質雷達;原理;應用

1 地質雷達的原理和技術特性

1.1 地質雷達的原理

地質雷達檢測主要是利用高頻電磁波，以寬頻帶短脈沖的形式進行操作。工作過程是由置于地面的發(fā)射天線發(fā)送入地下以高頻電磁脈沖波，地層系統(tǒng)的結構可以根據(jù)電子特性來進行有效區(qū)分。地層的結構如果電子特性不同，就會將界面的信號反射到地面，一部分電磁波能量被界面反射回來，另一部分會繼續(xù)穿透界面，進入到下一層。每一層有的不同結構就會在界面發(fā)生透射和反射，雷達信號的反應是越來越弱，以此來判定地層結構。雷達的組成主要由天線發(fā)射機，接收機信號處理器和終端設備（計算機）組成，各個界面反射的電磁波，由接收器進行接收記錄，之后轉化為信號處理。從測試結果剖面圖得到的數(shù)據(jù)是發(fā)射經(jīng)地下界面反射會接收天線的過程，各個測試點快速連續(xù)探測，根據(jù)反射波組成的波形和強度特征，通過數(shù)據(jù)處理來獲得雷達的剖面圖像。雷達探測多數(shù)采用的是多條測線探測，可明確的了解目標體平面分布情況。采用的分析方法是根據(jù)電磁波反射信號的石品特征，正負特征和相位特征來分析，可以更好地獲得地層的特征，有效明確地層是否有介電常數(shù)層厚和空洞等情況。

1.2 地質雷達的技術特性

地質雷達是一種非破壞性的探測技術，可以安全用于城市建設和正在建設的工程現(xiàn)場。工作條件較為寬松，適應性強。地質雷達的抗電磁干擾力強，可在各個噪聲環(huán)境下工作，減少環(huán)境的污染。地質雷達在工程上探測的深度和分辨率較高，可以實時提供剖面記錄圖，圖像清晰直觀。地質雷達有利于有效的控制數(shù)據(jù)采集記錄和存儲處理。地質雷達使用高頻率電磁波，能量的衰減較強烈，在高導覆蓋條件下，探測范圍會受到一定限制。地質雷達應用的范圍較廣，一般可以應用到場地勘察，工程質量檢測和病害診斷，地下埋設物與考古探查隧道，超前跟蹤探測及預報，也可以應用在礦井中探測地層結構[1]。

2 地質雷達在電力工程勘探中的具體應用

2.1 在電廠巖溶勘探中的應用

地質雷達對于電力工程勘探最為明顯的應用就是對巖溶地質的勘探。電力工程勘探常規(guī)的方法是采用鉆探的技術，但是隨著電力技術的發(fā)展，山區(qū)輸電線和山區(qū)風電場以及巖溶區(qū)的發(fā)電廠較多，地質雷達在溶洞地下暗河斷層破碎帶采空區(qū)等都可以有效解決勘探的任務。對巖溶區(qū)域的勘探可以充分發(fā)揮地質雷達的積極作用。巖溶區(qū)域展示出來的狀態(tài)是中等風化白云巖，在溶石溝槽中可以見到第4系地層（如圖2所示）1.2米，巖性主要以黃棕色黏土為主。

在地質雷達勘探前需要做好前期的勘探工作，可以采用高密度電法對廠區(qū)進行不良地質情況勘察，根據(jù)廠房主廠房鍋爐區(qū)域的電阻率高情況進行測驗，初步判斷區(qū)域是否存在嚴重的狀況。采用地質雷達的應用主要是更加明確認清巖溶發(fā)育的實際情況，探測區(qū)內巖層為導電磁導率較高的白云巖和部分灰?guī)r，在探測過程中需要明確電信和磁性之間的差異，這樣就可以明確地質雷達探測是否具有一定的基礎。在現(xiàn)場應用中采用的是瑞典的MBA地質雷達（RAMAC/GPR）探測，技術參數(shù)主要選用50MHz非屏蔽天線，天線間距4.2米，采樣不長，0.5米疊加128次，可以根據(jù)實際情況做好適當?shù)恼{整。在采用點測量方式中雷達探測的區(qū)域首先要講究平整，表層選擇基巖或者回天的濕土面施工現(xiàn)場。有施工機械和電纜雷達信號會存在一定的干擾，在數(shù)據(jù)處理時候就要采用疊加次數(shù)的方式，根據(jù)實際情況做出調整，在測試點選用對應的測試方式。雷達剖面和碳坑資料進行對比，明確雷達剖面是否能夠反映出地層層面的變化。根據(jù)風機探坑的資料顯示0.2米為碎石，2.45米為強分化巖石，下面為中等的分化基巖。雷達圖中對碎石面和反射面都有清晰的資料，從雷達圖可以看出碎石界面非常清晰，可以明確認定強風化基巖界面的基本情況。

2.2 對電場基巖面的勘探應用

地質雷達在風電廠的基巖面勘探上可以發(fā)揮其應有的效果，一般是采用非屏蔽天線，天線間距4.2米，采樣不長為0.2米，根據(jù)疊加次數(shù)采樣率進行調整。采用點的測量方式，在進行探測雷達剖面和探坑資料進行對比，也可以明確看出雷達剖面是否反映出覆蓋層和及巖面的變化。在具體的實施過程中可以根據(jù)地形進行設計，例如山區(qū)丘陵地帶，要明確地貌的特征。需要根據(jù)涉及的線路來認清地質的情況，是否是砂巖、石灰?guī)r、白云巖等情況（見圖3）。探測任務書和施工圖設計階段要求精度較高，在勘探中充分利用地質資料的基礎上，采用地質雷達進行探測，探測的分化狀況和巖層的厚度都可以有數(shù)據(jù)進行反應。地質雷達勘探采用的是250MHz屏蔽天線和50MHz非屏蔽天線，天線間距分別為0.31米和4.2米疊加次數(shù)，采樣率可以根據(jù)實際情況調整，雷達剖面需要準確反映出覆蓋層的厚度和積巖面的變化。

2.3 對地下管線電纜的勘探排查

有些電廠的設計過于老舊，地質雷達需要對地下的管線情況進行排查。在建設的過程中，各種管道電纜和其他設備日趨重要，地質雷達可以進行直接精確的判定。在勘察時，根據(jù)地質雷達的剖面可以發(fā)現(xiàn)管線的基本情況，有效明確測定地下管道的鋪設狀態(tài)，可以清晰地勘察到電纜的鋪設情況。例如雨水管道（見圖4）的剖面圖，就清晰的反映了地下的實際情況，電廠建設時，就要規(guī)避地下管理的問題[2]。

3 結束語

從工程實踐可以看出，地質雷達具有較強的勘察功效。雷達探測的成果能夠反映出不同地區(qū)的地下介質的界面，可以根據(jù)結果來推斷精度和深度，地質的特征和層次輪廓就可以清晰地反映出來。地質雷達與其他的物探方法一樣具有一定的探測前提，雷達圖和其他的探測方法也可以從多個方面進行解析。工程設計中運用地質雷達探測可以擁有較強的分辨率，可以充分滿足工程勘察的要求。在地質雷達應用過程中可以進一步探測目標系數(shù)，提高分辨率，擴大探測深度，提高雷達的圖像反映效果?？梢岳^續(xù)深化雷達的電磁波反射技術，根據(jù)實際情況來適應新的地球物理勘測技術，推進工程技術的快速進步。

參考文獻

[1] 何君述.地質雷達在電力工程勘探中的應用研究[J].建材發(fā)展導向（上），2015，13（10）：301-302.

[2] 李東升.電力工程勘探中地質雷達的應用[J].建材與裝飾，2015， （37）：292-293.