段寶林

摘 要： 地質(zhì)雷達(dá)在地震安全性評(píng)價(jià)的深層工程場(chǎng)地探測(cè)當(dāng)中有著良好的應(yīng)用前景。本文概述了工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)工作，簡(jiǎn)單介紹了工程實(shí)例以及RAMAC型地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)器，分析了地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)的工作原理和參數(shù)的選擇，探究了工程的測(cè)試技術(shù)，并對(duì)檢測(cè)成果進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞： 地質(zhì)雷達(dá);工程場(chǎng)地;地震安全性評(píng)價(jià)

【中圖分類號(hào)】P62 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.28.008

在地球物理高技術(shù)方法當(dāng)中，地質(zhì)雷達(dá)是一種廣受工程技術(shù)人員青睞的技術(shù)方法，在不斷的發(fā)展和應(yīng)用過(guò)程中，地質(zhì)雷達(dá)已經(jīng)在巖土工程基巖勘察、水文地址調(diào)查、生態(tài)環(huán)境檢測(cè)、壩體深部探測(cè)以及壩體深部質(zhì)量檢查等諸多領(lǐng)域得到了應(yīng)用，并且取得了比較突出的探測(cè)效果。在工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)當(dāng)中，應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)，能夠?qū)こ虉?chǎng)地基巖面分布進(jìn)行探測(cè)，對(duì)工程場(chǎng)地是不是存在斷層有重要的判斷作用，在工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)當(dāng)中，地質(zhì)雷達(dá)發(fā)揮著十分重要的作用。

1 工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)工作概述

對(duì)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)工程場(chǎng)地與城市可能受到地震的威脅以及可能達(dá)到的程度進(jìn)行評(píng)估，從而為工程進(jìn)行抗震設(shè)防的建設(shè)提供依據(jù)，對(duì)工程已有的抗震可靠性分析提供依據(jù)等，這是工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)工作的目的。在這里對(duì)工程場(chǎng)地概念的理解是從廣義上來(lái)說(shuō)的。對(duì)工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)是建立在一定的基礎(chǔ)上的，在對(duì)地震學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地震工程學(xué)綜合進(jìn)行研究之后，以此作為基礎(chǔ)，對(duì)工程場(chǎng)地地震安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)，需要對(duì)工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防技術(shù)和方法進(jìn)行綜合全面的考慮，需要對(duì)提高的抗震設(shè)防要求進(jìn)行考慮，是科技應(yīng)用性比較強(qiáng)的工作。工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)工作范圍和不斷擴(kuò)展的深度，需要對(duì)工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)方法和技術(shù)進(jìn)行不斷的完善[1]。工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)的發(fā)展從簡(jiǎn)單到不越來(lái)越復(fù)雜，從開(kāi)始的以經(jīng)驗(yàn)分析為主，到后來(lái)把經(jīng)驗(yàn)分析與理論計(jì)算分析結(jié)合起來(lái)，從應(yīng)用在個(gè)別實(shí)踐的探索到行業(yè)應(yīng)用的規(guī)范化，再到應(yīng)用的普遍性。

2 工程簡(jiǎn)介以及RAMAC型地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)器

某工程場(chǎng)地處某市，工程建筑的總面積在490000平方米。該項(xiàng)目是某市比較重要的工程。這項(xiàng)工程需要對(duì)整個(gè)工程的場(chǎng)地進(jìn)行地質(zhì)情況的探測(cè)，在對(duì)工程場(chǎng)地進(jìn)行探測(cè)時(shí)，需要根據(jù)工程場(chǎng)地的形狀、大小、工程場(chǎng)地的實(shí)際條件來(lái)進(jìn)行布置，從而對(duì)工程場(chǎng)地是不是有斷裂經(jīng)過(guò)進(jìn)行探測(cè)。用到的探測(cè)設(shè)備是地質(zhì)雷達(dá)，地質(zhì)雷達(dá)是瑞典公司生產(chǎn)的RAMAC型，RAMAC型地質(zhì)雷達(dá)在設(shè)計(jì)上是全數(shù)字化便攜式，RAMAC型地質(zhì)雷達(dá)在內(nèi)部設(shè)置了微計(jì)算，還有專用的DSP處理器。在實(shí)際應(yīng)用中，RAMAC型地質(zhì)雷達(dá)有著比較顯著的優(yōu)勢(shì)，RAMAC型地質(zhì)雷達(dá)比較的輕便，有著比較高的自動(dòng)化程度，有著比較穩(wěn)定的信號(hào)，比較快的檢測(cè)速度，有著十分高的分辨率等。在對(duì)中心頻率進(jìn)行選擇時(shí)，選用50MHz的低頻天線。在應(yīng)用RAMAC型地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行工程場(chǎng)地探測(cè)時(shí)，能夠進(jìn)行點(diǎn)測(cè)，也能進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。在探測(cè)過(guò)程中能夠?qū)崟r(shí)把實(shí)測(cè)的剖面顯示出來(lái)，并且能夠與PC機(jī)或者工作站進(jìn)行連接，從而能夠傳輸數(shù)據(jù)，在PC機(jī)或者工作站上進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)后期資料數(shù)據(jù)處理[2]。

3 地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)的工作原理

探地雷達(dá)探測(cè)是一種物探方法，在工程場(chǎng)地應(yīng)用的過(guò)程中，主要的基礎(chǔ)是被探測(cè)的工程場(chǎng)地物體內(nèi)部存在的不同介質(zhì)的差異的介電常數(shù)。探地雷達(dá)探測(cè)是通過(guò)不斷對(duì)地下發(fā)射高頻電磁波脈沖，從而來(lái)對(duì)地下介質(zhì)中存在的異常情況進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)天線沿著地面移動(dòng)的過(guò)程中，會(huì)對(duì)地下不同掃描波曲線的位置進(jìn)行記錄，從而這樣就形成了地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)記錄。地質(zhì)雷達(dá)的基本探測(cè)原理，首先通過(guò)天線的發(fā)射可以向地下不斷發(fā)射高頻電磁波脈沖，高頻電磁波脈沖在向地下傳播的過(guò)程中，當(dāng)遇到介質(zhì)的不同地層的分界面時(shí)，就會(huì)有反射回波信號(hào)的產(chǎn)生，反射回波信號(hào)被接收天線將其接收，并將接收的反射回波信號(hào)傳入主機(jī)，做好記錄和顯示，之后在經(jīng)過(guò)地質(zhì)雷達(dá)后期資料數(shù)據(jù)處理，進(jìn)行反演解釋，就可以得到地下不同地層介質(zhì)中的異常物體，或者可以得到地質(zhì)體的分布情況，以及地質(zhì)體分布的深度位置等參數(shù)[3]。

4 參數(shù)的選擇

在地震安全性評(píng)價(jià)過(guò)程中，對(duì)工程場(chǎng)地的探測(cè)最為主要的探測(cè)目的，就是要探測(cè)工程的場(chǎng)地是不是有斷裂經(jīng)過(guò)，對(duì)工程場(chǎng)地的探測(cè)深度有著比較高的要求，這就需要在選用中心頻率時(shí)，要選擇50MHz的低頻天線。對(duì)于發(fā)射天線和接收天線而言，需要將其進(jìn)行組合，組合在一起以后會(huì)使發(fā)射天線和接收天線的抗干擾能力增強(qiáng)。對(duì)于時(shí)窗的選擇來(lái)說(shuō)，最大探測(cè)深度Z與地層電磁波速度V有著主要的決定作用，時(shí)窗長(zhǎng)度的公式為W=1.3*2*Z/V。對(duì)于測(cè)量工作方式的選擇，需要根據(jù)高頻天線的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行，可以利用連續(xù)測(cè)量的方式來(lái)進(jìn)行工作。對(duì)于工程場(chǎng)地的探測(cè)精度而言，測(cè)點(diǎn)間距有著十分重要的影響，因此對(duì)于測(cè)點(diǎn)的間距，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出，在某市該工程場(chǎng)地進(jìn)行了相關(guān)測(cè)點(diǎn)間距的實(shí)驗(yàn)，選取了測(cè)點(diǎn)間距為0.2米，測(cè)點(diǎn)間距為0.4米，測(cè)點(diǎn)間距為0.6米，測(cè)點(diǎn)間距為0.8米以及1.1米來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)分析處理以后，發(fā)現(xiàn)測(cè)點(diǎn)間距是0.8米時(shí)探測(cè)的效果是最佳的，于是通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出測(cè)點(diǎn)間距是0.8米。

5 工程的測(cè)試技術(shù)

對(duì)于某市工程而言，在對(duì)工程場(chǎng)地進(jìn)行測(cè)試的過(guò)程中，根據(jù)工程場(chǎng)地的實(shí)際情況，共布置了3條測(cè)線來(lái)進(jìn)行工程場(chǎng)地的測(cè)試，主要測(cè)試工程場(chǎng)地有沒(méi)有斷裂經(jīng)過(guò)，測(cè)試的過(guò)程中，對(duì)3條測(cè)線分別進(jìn)行測(cè)試，并分別做好測(cè)試的即時(shí)記錄。對(duì)于中心頻率進(jìn)行選擇，天線為50MHz，發(fā)射天線和接收天線的間距為1.1米，當(dāng)天線的間距為1.1米時(shí)，為了能夠?qū)こ虉?chǎng)地的地質(zhì)情況有更好的反映，對(duì)記錄點(diǎn)的選擇距離為0.1米。采樣的點(diǎn)數(shù)設(shè)為528，在記錄的過(guò)程中窗長(zhǎng)度為850ns，根據(jù)資料中電磁波在介質(zhì)當(dāng)中的傳播參數(shù)表，并且對(duì)工該程場(chǎng)地地層的剖面特征進(jìn)行綜合全面的考慮，對(duì)雷達(dá)波速的中值選取為0.10m/ns。

6 對(duì)檢測(cè)成果進(jìn)行分析

經(jīng)過(guò)地質(zhì)雷達(dá)后期資料數(shù)據(jù)的處理，能夠全面客觀地對(duì)雷達(dá)圖像中各種雷達(dá)波組的特征進(jìn)行分析，根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)剖面解釋，能夠得到整個(gè)測(cè)區(qū)的成果圖。從地質(zhì)雷達(dá)對(duì)測(cè)線1、測(cè)線2以及測(cè)線3所產(chǎn)生的地質(zhì)剖面圖進(jìn)行分析，能夠看出場(chǎng)地沒(méi)有斷裂通過(guò)。

結(jié)束語(yǔ)：在探測(cè)工程場(chǎng)地地質(zhì)情況的過(guò)程中，地質(zhì)雷達(dá)具有高效、高精度、快速、實(shí)時(shí)圖像的優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮著十分重要的作用，有著非常良好的實(shí)用效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 田志飛， 賈杰南， 趙毅博.隧道巖溶區(qū)淺層地震及地質(zhì)雷達(dá)綜合預(yù)報(bào)應(yīng)用研究[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)， 2018， 24（5）：32-38.

[2] 鄭滔.TRT與地質(zhì)雷達(dá)，紅外探水法在隧道施工中的應(yīng)用[J].冶金叢刊， 2019， 4（23）：41-42.

[3] 馬金彪.滬昆高速鐵路朱砂堡1^#隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法研究[J].巖土工程技術(shù)， 2018， v.32;No.158（4）：25-30.