【摘要】隨著現(xiàn)代城市建設的不斷發(fā)展，交通安全管理已經(jīng)成為維護人民權益、加快社會主義建設步伐的重要手段?，F(xiàn)代城市建設對地質(zhì)影響很大。對于道路安全帶來說，在城市道路上形成地下孔洞更為重要，有潛在的危險，如果不及時處理，地下隧道只會不斷增長，最終坍塌，危及行人安全。地質(zhì)雷達在地下空洞探測中的應用為道路安全管理提供了有效的幫助，其技術性和便捷性也使得地質(zhì)調(diào)查非常方便，提高了道路管理的效率。

【關鍵詞】地質(zhì)雷達;城市道路;地下空洞;勘察

隨著中國經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，國家在舊城區(qū)改造和新城區(qū)建設上投入了大量的人力、物力和財力[1]。在這個過程中，由于施工區(qū)域的測量數(shù)據(jù)不足，經(jīng)常會發(fā)生安全事故。原因是城市地下工程地質(zhì)條件大多不清楚，導致施工技術參數(shù)不準確，相互影響。因此，在城市工程建設之初，首先要調(diào)查研究各種地質(zhì)條件，評價異常地質(zhì)條件，采取適當?shù)氖┕ぜ夹g措施，降低各種安全風險。

1、城市道路地下空洞的原因與物性特點

1.1產(chǎn)生原因分析

城市道路建設的不斷發(fā)展下依舊存在不可避免的缺點，地下空洞的形成時多方面因素所造成的，分析其原因可知是因城市道路被一些大型機械和車輛的作用導致路面長期受到振動而出現(xiàn)空洞情況;地質(zhì)運動的作用和地下水位的不斷下降，導致地下裂縫不斷擴大和孔隙壓力不斷減小，最終導致深部裂縫或裂隙擴展;同時，我國一些人防空工程時間較長，在長期被忽視的狀態(tài)下，造成許多坍塌和破壞，再加上地下水的侵蝕，大量的土壤紛紛流入洞穴，造成了空洞，此外，在管道施工中，特別是非開挖管道施工中，施工縫隙很難完全封閉，使得城市道路出現(xiàn)地下空洞。

1.2物性特點分析

根據(jù)地下空洞形成的原因，該空洞可分為以下三種類型：空洞，含水空洞以及疏松土壤層。這三個空洞的類型不同，但具有相同的特征：尺寸、方向和延伸狀態(tài)不清晰且不規(guī)則。在正常情況下，地下空洞與周圍介質(zhì)之間的物理特性存在顯著差異，其比電阻值通常高于周圍介質(zhì)，且其介電常數(shù)不高，電磁波的傳播速度快，震波的強度緩慢衰減。在有水的空洞情況下，它表現(xiàn)出低電阻，高介電常數(shù)特點，呈現(xiàn)震波強度的快速衰減和電磁波傳播速度降低的特征;此外當空洞坍塌時，洞中會形成松散現(xiàn)象，與周圍的某些介質(zhì)相比，堆積物的導電性、地震波傳播速度、介電常數(shù)方面也存在一定差異。

2、地質(zhì)雷達技術的應用原理

城市道路地下空洞勘察工作中應用地質(zhì)雷達方式主要在于地質(zhì)雷達技術的優(yōu)越性，通過基礎原理與物理原理兩方面分析，由淺至深的解釋地質(zhì)雷達技術的優(yōu)勢，闡述地質(zhì)雷達在城市道路中優(yōu)勢，既展現(xiàn)了地質(zhì)雷達技術的科學性，又說明了城市道路地下空洞勘察工作中應用地質(zhì)雷達技術的必要性。

2.1基礎原理分析

地質(zhì)雷達屬于工程物探中的一種新型技術，通過地質(zhì)雷達中的電磁波作用，在電磁波傳播過程中可對介質(zhì)持續(xù)性發(fā)射高頻電磁波，如介質(zhì)為非均勻體，會出現(xiàn)部分電磁波反射的情況，而反射程度與反洗系數(shù)相關，當?shù)刭|(zhì)雷達主機接收到電磁波的反射信號后，利用系統(tǒng)對信號的處理顯示出可供參考的圖像，進而便于對介質(zhì)狀態(tài)進行判斷，識別城市道路中可能存在的空洞情況，以此為后續(xù)設計與工程施工提供科學參考依據(jù)。

2.2物理原理分析

應用物理學知識對地質(zhì)雷達技術進行分析能夠發(fā)現(xiàn)，當介質(zhì)為均勻狀態(tài)時，電磁波表現(xiàn)形式為恒定速度V傳播，因速度是恒定的，因此能夠通過公示對地質(zhì)雷達中地面反射波與反射波對應時間差△T進行計算，當時間差計算出后則可對異常位置深度H進行確定，具體公式為：H（目標層厚度）=V（電磁波探測介質(zhì)中的傳播速度）·△T（反射波對應時間差）/2，其中傳播速度V計算公式為V=C/ ，C代表大氣中電磁波的傳播速度，約為3×108m/s; 代表相對介電常數(shù)，電常數(shù)通常由地下各層構成物質(zhì)對應介電常數(shù)確定[2]。同時，雷達波反射信號對應振幅與反射系數(shù)之間的關系為正比，在地面勘察中，介質(zhì)作為低損耗介質(zhì)，反射系數(shù)r則與界面上下介質(zhì)相對介電常數(shù)具有直接關系，電性反應出的差異越大，則表示反射信號越強。由此可知，地下介質(zhì)電性與中心頻率直接決定雷達波穿透的深度，即導電率越高穿透深度越弱，導電率越低穿透深度越強，表明中心頻率越低其穿透深度越強。地質(zhì)雷達所反映出的數(shù)據(jù)是城市道路空洞勘測的前提，也是分析勘測結果的基礎。

3、地質(zhì)雷達勘察的條件與影響因素

3.1勘察條件

地質(zhì)雷達勘察條件主要為四方面：①地下空洞與周圍介質(zhì)之間存在明顯的差異，可能形成反射。②地下空洞需要一定規(guī)模，深度和規(guī)模較大。另外，電磁波必須能夠穿透目標的身體。③發(fā)射的電磁波必須具有足夠的能量，以確保它們到達掩埋目標的深度并返回地面，以被接收天線接收。④在識別地下空洞中的異常時，它們必須不受地面干擾和地下介質(zhì)產(chǎn)生的信號的影響。

3.2影響因素

地質(zhì)雷達影響因素包括四方面，主要為：①地下管網(wǎng)。由于城市地下管線網(wǎng)絡的復雜性和交叉性，因此有許多輔助設施，例如化糞池，管溝和人孔。這些設施的存在對地質(zhì)雷達技術的實施具有重大影響。②地下介質(zhì)。地下介質(zhì)環(huán)境不統(tǒng)一，非常復雜。例如，建筑廢料，大塊石頭和薄弱的建筑基礎會對地雷雷達技術的實施產(chǎn)生一些影響。③表面干擾。檢測區(qū)域中的某些車輛，摩天大樓，電車電纜和電車電纜會嚴重干擾工作，從而使地質(zhì)雷達技術無法發(fā)揮重要作用。④架空廣告牌和管線。該市有許多架空管線，例如通信線，電力線和供熱管道，這會影響地質(zhì)雷達技術的實際應用。

4、地質(zhì)雷達技術的應用途徑

地質(zhì)雷達技術作為新型技術其應用過程需要結合城市道路的具體情況開展勘察，而應用途徑主要從資料的搜集與現(xiàn)場的勘探、工作的布置與異常的確認、方法的選擇與技術的應用、儀器與設備的選擇以及資料的整理與分析共計五個方面，層層遞進的對地址雷達技術的應用方式進行闡述，充分考慮城市道路勘察過程中可能遇到的各種問題，最大程度的對未知的內(nèi)容進行分析，以便做好應對方案，通過科學的技術分析，為城市道路地下空洞勘察工作打下夯實基礎。

4.1資料的搜集與現(xiàn)場的勘探

在進行勘察之前，勘察工作人員需要充分了解城市道路路面的地質(zhì)特征和土壤類型，并根據(jù)城市道路周圍的環(huán)境大致掌握該地點的地質(zhì)狀況。此外，勘察工作人員需要充分了解城市道路周圍的交通狀況與施工環(huán)境，進行地質(zhì)勘測時盡可能減少對周圍環(huán)境的影響，并確保交通順暢和勘察數(shù)據(jù)的精準性。

4.2工作的布置與異常的確認

勘察工作人員了解了基本信息之后，需要對勘察工作中可能遇到的意外情況，采取安全措施，并減少周圍車輛和施工對工作過程中調(diào)查結果的影響?？辈旃ぷ魅藛T可以在即將測量的道路上安裝防護柵欄，以防止車輛通過要測量的城市道路。然后，選擇合理的勘察時間時，勘察人員應盡可能選擇較少車輛時間段與天氣適宜的環(huán)境中進行測量，保證勘察數(shù)據(jù)受外界因素的影響。

4.3方法的選擇與技術的應用

其一為使用觀察方法收集數(shù)據(jù)。探底雷達在天線的發(fā)射和接收過程中主要采用剖面法，并根據(jù)時間沿觀測剖面線移動，如果波形記錄是在特定的測量點獲取的，則需要將天線移至下一個測量點進行觀察，以此類推，最終形成了由多個波形記錄組成的雷達圖像。其二為方法測試技術。城市地下空洞的物理勘探工作的發(fā)展需要方法測試作為基礎。主要過程如下：在現(xiàn)有的人防工程或方溝中放置一個測試區(qū)，執(zhí)行地質(zhì)雷達檢測測試，選擇更科學合理的工作方法和參數(shù)，并捕獲運行中的雷達異常的圖像特征，確定該方法對城市道路勘察的有效性[3]。其三為選擇工作參數(shù)。選擇合適的工作參數(shù)的能力直接影響檢測的最終結果，工作參數(shù)的主要內(nèi)容是地質(zhì)雷達的點距，運行頻率，疊加數(shù)，采樣時窗，天線間距，介質(zhì)的電磁速度等。選擇相應參數(shù)時，必須使用方法測試進行確定。其四為探測剖面。地質(zhì)雷達將方法試驗作為勘察的基礎，根據(jù)選擇的參數(shù)和觀測方法對剖面施以探測，主要布局原則如下：盡可能避免出現(xiàn)干擾區(qū)域，盡可能的保證雷達剖面走向與被測物體方互相垂直。

4.4儀器與設備的選擇

在進行儀器與設備選擇時，應結合勘察收集的地質(zhì)信息和勘測方法確定勘測儀器與設備。通常，城市道路上的凹陷越寬，其地下空洞的空隙越大，針對此種地面情況選擇測量設備時，應選擇測量深度更深的雷達。另外，勘察進行前應準備調(diào)查所需的工具，例如數(shù)碼相機、皮尺等，在確定儀器和設備完整性與數(shù)量之后，勘察工作人員需要根據(jù)城市道路測量區(qū)域的特征設計雷達勘察路線。

4.5資料的整理與分析

地質(zhì)勘察完成后，技術人員將比較同一路段不同位置的勘察信息，并參照勘察前電磁脈沖基數(shù)，以查看路段中可能出現(xiàn)的空隙和疏松的地質(zhì)土壤，對數(shù)據(jù)圖層予以分析，進而采取對應措施。根據(jù)勘察與測量地質(zhì)環(huán)境情況確定地下空洞或松散底層形成原因，進而對空洞類型予以判斷，針對不同類型的地下空洞采取不同的補救措施。另外，要對路段中的地質(zhì)信息進行完整分析，進而對地下空洞擴大的走向進行分析和預測，研究城市道路所能支撐的時限，以此確定最晚的施工時間，避免出現(xiàn)城市道路安全事故。

結語：

地下空洞已成為現(xiàn)代城市建設的潛在安全隱患之一，有效改善地下空洞勘察情況，應用先進技術，提高勘察工作內(nèi)容，是實現(xiàn)交通安全，減少道路危害的重要措施。 地質(zhì)雷達的勘察時間短而有效、優(yōu)良而便捷的優(yōu)越功能是現(xiàn)代地質(zhì)勘查中最有效的勘察技術。地質(zhì)雷達技術的應用使城市道路地下空洞的勘察更加方便快捷，此外，“實踐是檢驗真相的唯一標準”，在城市道路勘察中有必要加強對不同頻率天線和不同異常物體的檢測實驗，比較不同頻率天線的優(yōu)缺點和不同異常物體的反射波特性，經(jīng)過知識與經(jīng)驗的積累，推動城市道路地下空洞勘察工作的優(yōu)化與發(fā)展。

參考文獻：

[1]趙明堂.地質(zhì)雷達技術在城市地面塌陷隱患調(diào)查中的應用[J].工程地球物理學報，2019，16（06）：904-909.

[2]徐國輝.基于地質(zhì)雷達的城市道路缺陷檢測研究現(xiàn)狀[J].科學技術創(chuàng)新，2019（15）：100-102.

作者簡介：

李曉元，男，1982年2月出生，民族：漢，碩士研究生，籍貫：江西省贛州市，高級工程師，研究方向：巖土勘察。