陳勇

（中國(guó)電建集團(tuán)貴陽勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州貴陽 550081）

1 工程概況

本項(xiàng)目位于貴州黔西南州某縣，地處喀斯特巖溶發(fā)育地段，道路性質(zhì)屬于城市快速通道；全線共設(shè)大橋1768.8m/6座，隧道4923m/5座（長(zhǎng)隧道2723m/2條、中隧道1837m/2條、短隧道362m/1條），橋隧占路線總長(zhǎng)44.3%。全線采用瀝青混凝土路面，設(shè)計(jì)荷載為城-A級(jí)，人群荷載5kN/m2，設(shè)計(jì)路線全長(zhǎng)4.914km，見圖1、圖2。

圖1 道路設(shè)計(jì)

圖2 道路效果

2 方法和原理

在對(duì)地下介質(zhì)中的短波高頻脈沖電磁波進(jìn)行傳播規(guī)律的研究中，地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)屬于一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。其主要工作原理是借助于電磁波所具有的反射作用，以天線形式將中心頻率一定的無載波脈沖電磁波發(fā)射到地下，然后以另一天線對(duì)各種介質(zhì)界面上的反射波進(jìn)行回收。在介質(zhì)中，電磁波的傳播時(shí)間、波形和磁場(chǎng)強(qiáng)度都會(huì)隨介質(zhì)電性和目標(biāo)體幾何形態(tài)的不同而發(fā)生改變?；诖?，通過對(duì)反射波的波形、幅度及其旅行時(shí)間等的研究，便可實(shí)現(xiàn)地下目標(biāo)體結(jié)構(gòu)信息及其位置信息的確定。圖3是其探測(cè)原理圖。

圖3 地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)原理

反射信號(hào)的大小由反射系數(shù)R決定：

在實(shí)測(cè)中，通過地質(zhì)雷達(dá)記錄，可對(duì)電磁波在地層內(nèi)的雙程反射時(shí)間T（ns）進(jìn)行讀取，由此便可確定其探測(cè)深度H（m）：

式中：ε1-上層介質(zhì)的介電常數(shù)；ε2-下層介質(zhì)所具備的節(jié)點(diǎn)常數(shù)；εr-介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)；v-電磁波在介質(zhì)中的傳播速度，m/ns；c-電磁波在真空條件下的傳播速度（C=0.3m/ns）。

3 測(cè)線布置

根據(jù)施工勘察的前期資料顯示該段路基存在裂隙發(fā)育、土洞、巖溶等不良地質(zhì)條件，為查明路基下的巖溶規(guī)模及隱伏溶洞的空間及平面分布，采用地質(zhì)雷達(dá)法對(duì)其進(jìn)行探測(cè)。如圖4所示，通過待測(cè)區(qū)域內(nèi)的實(shí)際地質(zhì)與地形分析，在本次測(cè)量中，K1+670～K1+730段共布置地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)剖面3條、剖面總長(zhǎng)180m。地質(zhì)雷達(dá)順向布置在了路基范圍以內(nèi)，其測(cè)線間距控制在2.5m，采用美國(guó)勞雷SIR3000，其中配備的屏蔽天線為100MHz，時(shí)窗長(zhǎng)度設(shè)置為300ms，點(diǎn)測(cè)模式，疊加次數(shù)為128，道間距0.1m。表1為測(cè)線編號(hào)、長(zhǎng)度與方向及其所對(duì)應(yīng)的樁號(hào)。

圖4 地雷達(dá)測(cè)線布置

表1 測(cè)線編號(hào)、長(zhǎng)度與方向及其所對(duì)應(yīng)的樁號(hào)

4 成果分析

通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)布置的測(cè)線進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)成果及解釋如下：

R1測(cè)線探測(cè)結(jié)果存在異常的樁號(hào)分包為：K1+727～K1+714、K1+713～K1+708、K1+698～K1+697、K1+686～K1+680共計(jì)4處。

R2測(cè)線探測(cè)結(jié)果存在異常的樁號(hào)分包為：K1+726～K1+713、K1+713～K1+710、K1+698～K1+696、K1+686～K1+679共計(jì)4處。

R3測(cè)線探測(cè)結(jié)果存在異常的樁號(hào)分包為：K1+726～K1+717、K1+715～K1+707、K1+698～K1+697、K1+686～K1+683、K1+679～K1+677、K1+673～K1+670共計(jì)6處。表2為測(cè)區(qū)異常統(tǒng)計(jì)表。

表2 測(cè)區(qū)異常統(tǒng)計(jì)

通過對(duì)雷達(dá)探測(cè)成果現(xiàn)場(chǎng)開挖揭露驗(yàn)證，揭露的巖溶與探測(cè)結(jié)果相符。圖5探測(cè)出的巖溶平面位置分布情況，圖6現(xiàn)場(chǎng)開挖揭露情況。

圖5 探測(cè)出的巖溶平面位置

5 結(jié)語

地質(zhì)雷達(dá)用于斯特地區(qū)隱伏溶蝕帶探測(cè)，是一種高效快速的探測(cè)手段。通過該技術(shù)的合理應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)路基中隱伏巖洞的成功探測(cè)，以此來為后續(xù)的施工提供科學(xué)指導(dǎo)，最大限度避免工程事故的發(fā)生，為設(shè)計(jì)處理加固提供有效的數(shù)據(jù)支撐。建議類似工程探測(cè)時(shí)在異常區(qū)補(bǔ)充鉆探孔以驗(yàn)證雷達(dá)異常的有效性。地質(zhì)雷達(dá)在城鎮(zhèn)道路巖溶地區(qū)的地質(zhì)探測(cè)中具有較好效果，它能夠直觀、迅速、高效、持續(xù)地反映路基巖溶地區(qū)溶洞的埋深與分布范圍，即使巖溶通道連通情況也能夠清晰、直觀地展現(xiàn)出來。

圖6 現(xiàn)場(chǎng)開挖揭露情況