岩土工程勘察中钻探技术与地质雷达技术相结合的优势与应用分析

《岩土工程勘察中钻探技术与地质雷达技术相结合的优势与应用分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、岩土工程勘察中钻探技术与地质雷达技术相结合的优势与应用分析1•武汉市勘察设计有限公司湖北武汉430022；2•武汉市昌厦基础工程有限责任公司湖北武汉430022【摘要】随着勘察技术的发展，越来越多的新技术得到推广和应用，其屮地质雷达技术在地下浅部地层勘察屮就发挥着越来越显著的作用，本文针对钻探技术的局限性，分析了将其与地质雷达技术相结合的优势与应用情况。【关键词】钻探；地质雷达；结合；优势；应用在岩土工程勘察屮，钻探技术是最为经典的勘探手段可以鉴别和描述土层，也能进行标贯试验及波速测试等勘探，还能通过取芯采样进行室内试验。但是钻探技术也有局限性，由于钻孔资料充其量

2、也只能反映“点”的情况,钻孔Z间的分析和判断主要取决于经验和推测，一些不可预见的、不确定的因素始终是存在的。随着各种物探技术的发展和应用，钻探技术与各种物探技术结合显示出了强大的优势，因为后者可以弥补前者的不足，其屮地质雷达技术就能够克服“一孔Z见”的局限，探测出钻孔Z间的“肓区”[1],然而目前而言任何一种物探技术都无法完全取代钻探技术，细节方面的确认和验证依然需要通过钻探技术实现。1地质雷达技术原理、操作参数选择及在岩土工程勘察屮的应用1.1地质雷达技术原理地质雷达(GPR)又称为探地雷达，是利用高频(1MHz〜1GHz)电磁脉冲波的反射，探测目标体及地质界面

3、的一种技术⑵。GPR的原理类似探空雷达,有发射和接收装置，不过电磁波的发射冃标不是空中而是地下。由于地下地层或目标体存在电性差异，电磁波在介质界面处发生反射和折射，反射波为接收装置接收，信号经过的处理，并由技术人员对探测结果进行解释，就能够推断地下地质的情况。电磁波的反射系数及穿透介质时的衰减系数，与介质的介电常数、电导率、导磁系数等相关，例如空气、水、土壤、灰岩、花岗岩的相对介电常数分别为1、81、2〜15、7〜8、5〜7,它们的电导率（mS/m）分别为0、0.1〜30、0.14〜50、10・6〜25、10・5〜l[3]o1.2地质雷达参数选择在操作GPR吋，参

4、数选择关系到勘察工作的成败。探测深度、雷达分辨率、天线中心频率、天线间距等是GPR的重要参数。GPR的探测深度反映了电磁波的能量衰减程度，它与电磁波的频率、介质的相对介电常数、电导率有关，电磁波频率越高,相对介电常数和电导率越人，雷达波衰减越快，探测深度越浅。例如探测岩溶地形，采用100MHz可探测12m深，而400MHz只能探测到6m。再如水的相对介电常数较大，雷达波衰减的也多，所以有水的地层和湿的岩土层有效探测距离较小。雷达分辨率分为水平分辨率和垂向分辨率，它们与雷达波波长、地层厚度有关，波长越短，探测深度越浅，分辨率越高，所以探测深度一定的情况下宜选择较高的

5、天线频率，而分辨率和场地条件许可时选择较低的频率有利于探测更深的深度，获得更人的信息量。发射与接收天线之间的距离与冋波信号的强弱有密切关系，可通过实验或经验来选取，若无数据可选择目标体最大深度的20%,或目标体与接收、发射天线张角的2倍。1.3地质雷达在岩土工程勘察中的应用目前，GPR在岩土工程勘察中已用于探测地下洞穴、溶洞、构造破碎带、划分地层结构等场合。例如某住宅建筑地基勘察中采用RIS-K2地面耦合雷达，选用100MHz的天线，数据经GresWin2软件处理后，通过对雷达反射剖面图的判读，确认了持力层以下4〜8m范围内存在一个长2.5m、宽1.5m的溶洞，再

6、结合频谱特性分析，推测溶洞内充填饱和红黏土或空腔，后经钻探证实，通过注浆加固处理，消除了该隐患。再如某体育场位于泥页岩、灰岩地带，地基中可能存在落水洞、溶洞、溶蚀裂隙等不良地质情况，基础采用深孔灌注桩，为查明桩底7m范围内的岩溶发育情况，采用SIR-3000地质雷达仪，利用100MHz和270MHz的发射接收一体化天线，并设定点距0.10m的点测方式，在其中一个桩深约14m的桩位探测到桩底4〜5m范围内反射波形异常，推测为强溶蚀区，现场开挖证实有1个直径约0.45m大小的泥质充填型溶洞。2钻探技术与地质雷达技术相结合的优势与应用2.1钻探技术的优势与不足目前，钻探

7、技术仍是岩土工程勘察的主要手段，通过钻探取芯能够直观地反映地层的各种信息，再经过室内测试可以获取地下岩土的重度、强度等数据。在钻探过程中，有经验的操作人员根据钻进难易、进度、钻头的磨损等情况可以推断地层岩土的很多性质。但钻探仍有一些明显不足，劳动强度大和进度慢是一方面，钻孔之间的“盲区”揭示是另一方面，实际上由于钻进过程中机械扭矩的破坏作用，在探测风化岩层吋常出现判断错误，按照钻探显示的风化层厚度可能比真实厚度大数米，因此对钻探技术要有全面客观的认识，迷信钻探的真实性或纠结于钻探的不足都是不可取的。2.2钻探技术与地质雷达技术的结合GPR技术具有分辨率高、无损探测

8、、效率高、