地质雷达的工作原理及其在电力工程勘探中的应用实例

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1、地质雷达的工作原理及其在电力工程勘探中的应用实例-->摘要：随着电力市场的发展，山区输电线路、风电场、岩溶区发电厂、老厂区改造等工程越来越多，而这些电力工程岩土工程勘察采用常规的钻探手段较为困难，因此可采用地质雷达，对地质异常、溶洞、采空区、边坡稳定性、基岩面等进行勘探。本文以几个工程实例，阐述了地质雷达在电力工程勘探中的应用，为地质雷达在电力工程勘探应用积累了一些经验。关键词：地质雷达；工程地质；风电勘探；岩溶勘探；工程物探0前言电力工程勘探常规的方法是采用钻探技术来进行，然而随着电力市场的发展，山区输电线路、山区风电场、岩溶区发电厂、老厂区改造等工

2、程项目越来越多，这些电力工程的工程勘察采用常规的钻探很难进行，如：溶洞、地下暗河、断层、破碎带、采空区等，为了解决钻探施工困难以及准确查明工程中的不良地质条件，可以采用工程物探的方法来进行岩土工程勘察。地质雷达作为一种先进的工程物探技术，采用电磁波在不同介质中的传播理论技术，具有抗干扰能力强、测量结果直观准确和高效率等特点。随着近年来地质雷达不断发展和完善，地质雷达技术在岩土工程中的应用日趋广泛。本文介绍地质雷达在几个电力工程中的应用实例。1基本原理地质雷达是利用超高频窄脉冲电磁波探测介质分布的一种工程物探方法，其工作原理是通过发射天线以脉冲形式向地下

3、发射高频电磁波，由于地下介质的成分、结构以及环境的不同，不同介质的物理性质（如介电常数）存在较明显差异，使电磁波在各介质的分界面上产生反射，返回到地面被接收天线接收并由主机记录（见图1）。当地下介质的波速已知时，可根据测到的精确t值，并根据雷达波形、电磁场强度、振幅等进行处理和分析，便可判断目标体的位置、深度和几何形态。2应用实例2.1某电厂岩溶勘探贵州某电厂厂区大面积出露强—中等风化白云岩，在溶蚀沟槽中见第四系地层1～2m，岩性以黄、棕黄色粘土为主。在前期勘探中，采用高密度电法对厂区进行了不良地质情况勘察，从高密度电法结果来看在厂区主厂房、锅炉区域存

4、在电阻率高阻异常区，初步判断该区域存在岩溶发育。为了进一步查明厂区岩溶发育情况，在厂区进行了地质雷达探测。探测区内岩层主要为导电导磁率相对较低的白云岩和部分灰岩，与探测目的体（溶洞、溶蚀宽缝）相比，存在较大的电性和磁性差异，具备了地质雷达探测的前提。现场用瑞典MALA地质雷达（RAMAC/GPR）探测，采用的主要技术参数为：50MHz非屏蔽天线，天线间距4.2m。采样步长0.5m，叠加128次，采样率根据实际情况做适当调整，采用点测方式进行探测。雷达探测时厂区进行了平整，表层为基岩或回填施工面，施工现场有大量的施工机械和电缆，对雷达信号有一定的干扰。在

5、数据处理时用Reflex。采样步长为0.2m，叠加次数、采样率根据实际情况做适当调整，采用点测方式进行探测。经对雷达剖面与探坑资料进行对比，可以看出雷达剖面能很好的反映出地层层面的变化情况（见图5、6）。52号风机探坑资料显示，0～2m为碎石，2～4.5m为强风化基岩，下面为中等分化基岩；而从雷达图（图6）也能看出2m有一个反射面，对应碎石层，4.3m左右有一个反射面，对应强风化基岩。64号风机探坑资料显示，0～1m为碎石，1～4.5m为强风化基岩，下面为中等分化基岩；而从雷达图（图7）看出，碎石层界面反映不清楚，而强风化基岩界面反映清晰。2.3沽源某

6、风电场基岩面勘探沽源某风电场49.5MHz非屏蔽天线，天线间距4.2m。采样步长为0.2m，叠加次数、采样率根据实际情况做适当调整，采用点测方式进行探测。经对雷达剖面与探坑资料进行对比，可以看出雷达剖面能准确反映出覆盖层与基岩面的变化情况（见图7、8）。2.4某特高压直流输电线路塔位基岩面勘探该线路为直流联网±660kV输电线路，全长约1400.0km，河北段全长约200.5km。河北段线路西起邢台县西部河北与山西交界处，向东止于清河县东部渡口驿村北、河北与山东交界处的卫运河。线路西段位于河北邢台境内，山区、丘陵等地形地貌类别较多，该段线路主要出露的地

7、层为片麻岩、砂岩、石灰岩、白云岩等。依据勘测任务书和施工图设计阶段勘测精度要求，本次勘测在充分利用已有地质资料的基础上，采用逐基调查、测绘、探井和钻探等综合手段进行勘测。同时，还使用地质雷达物探方法进行山区勘探，揭露塔位处覆盖层厚度及岩石的风化状态，以提供准确的地质资料。现场地质雷达勘探采用250MHz屏蔽天线和50MHz非屏蔽天线，天线间距分别为0.31m和4.2m。采样步长为0.2m，叠加次数、采样率根据实际情况做适当调整，采用点测方式进行探测。经对数据进行处理和分析，得到雷达剖面能准确反映出覆盖层的厚度与基岩面的变化情况（见图9、10）。3结束语

8、通过地质雷达在以上几个电力工程中的应有以下体会：①采用地质雷达对山区风机塔、输电线路塔的基岩面