雷达技术在基岩探测中的应用案例分析

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1、雷达技术在基岩探测中的应用案例分析同济大学海洋与地球科学学院赵永辉陈军万明浩上海市岩土工程勘察设计研究院有限公司王水强摘要：地下基岩的起伏分布是石灰岩地区高层建筑基础设计施工前必须准确了解的关键信息，以马来西亚吉隆坡某拟建高层建筑为例，利用探地雷达对石灰岩基底进行探测试验，并进行数据处理及雷达图像解释分析，雷达探测剖面的解释结果与验证钻孔所揭示的数据基本一致；结果表明，在石灰岩地区，利用该方法可有效地获取石灰岩基底的起伏分布，为基础设计和施工提供依据。关键词：高层建筑；探地雷达；石灰岩；岩溶Abstract：Itisnecessarytoacquiretopographyoftheli

2、mestonebeforehighbuildingfoundationdesign.GroundpenetratingradarmethodwasintroducedtodetectthelimestoneinterfaceforsomehighbuildinginKualaLumpur.Someprocessandanalysisonobtainedgroundpenetratingradarimagewerefinished,andtheinterpretationresultwasverifiedbytestingboreholedata.Testingresultsshowth

3、atgroundpenetratingradarisagoodwaytodetectlimestonetopography,anditisagreathelpforthefoundationdesignandconstruction.Keywords：Highbuilding；groundpenetratingradar；limestone；karst表1中列出了松散砂层及充填物与石灰岩的物1引言[2]性参数。显然，这两类媒质之间存在明显的电导率及介电常数的差异，即存在着一个相对介电常数吉隆坡位于马来半岛的西南沿海，东经101度分界面；同时，岩溶内的充填物（一般是土壤、水、41分，北纬

4、3度09分，城市西、北、东三面由丘空气等）与石灰岩之间的物性差异更明显，这些介陵和山脉环抱；吉隆坡地处石灰岩丘陵地带，岩溶质与石灰岩本身也将形成电性差异界面。物探方法发育，区内多洞穴。根据马来西亚的桩基设计依据，中对介电性质差异表现最为敏感的探测方法是电磁所有的高层建筑桩基必须为嵌岩桩，因此基础施工波法，因此在该场地内采用探地雷达方法(Ground对于地下基岩面的起伏形态要有非常准确的认识。PenetratingRadar，简称GPR)探测石灰岩的起伏常规的地质钻探由于数量限制，往往不能控制一个形态及圈定岩溶区域具备了地球物理探测前提。在[1]场区地下石灰岩顶面的深度变化。有施工记录表

5、我国西南地区，已有研究学者将探地雷达方法应用[3][4]明，仅在一个承台范围内，两根打入的桩的有效桩于岩溶及溶洞的探测，并取得了一定的成果。长最大可相差数米甚至数十米，亦表明石灰岩的顶面起伏变化非常剧烈。因此，准确查明石灰岩的地表1松散砂层及充填物与石灰岩的物性参数下空间分布是基础设计及桩基施工选型的前提。马Table1Electricalparametersofloosesandandlimestone来西亚地区物探手段一般采用浅地震成像方法，但媒质衰减系数电导率（Sm）相对介电常数遇到石灰岩起伏大的情况，此方法的探测效果不能(dB/m)-4-2满足工程要求。砂层(湿)10～1020

6、～300.03～0.3-9-2马来西亚吉隆坡某地块拟建高层建筑（如图1石灰岩10～2.5×107～80.4～1所示，Lot1712，Seksyen41,JALANRAJA），初步空气010-4-2设计拟采用桩基承台基础，采用静压法压入管桩，水10～3×10810.1-4-2桩端嵌入基岩内。已完成的八个钻探孔（BH1-BH8土壤1.4×10～5.0×102.6～4020～30孔）数据揭示该工区为石灰岩基底，石灰岩顶面埋深在8.5m（BH7孔）至16.5m（BH6孔）范围变化，其中BH4孔在地下12.0m处钻遇溶洞，并且场地内表层为松散的砂层（含水量高），覆盖在其下致密的1石灰岩之上。21

7、、17A、14A、13、9A)作为标记，雷达探测的测线布置详见图2。图1工作场地示意图Fig.1Sketchmapofsite2野外数据采集雷达脉冲在地下介质中传播时，随着介质的图2雷达测线布置示意图介电性质的变化，电磁波的传播速度和周期频率Fig.2SketchmapofGPRsurveylines亦将发生变化，在电性界面会发生电磁波的反射和折射，通过记录并分析反射波信号，可以了解地3雷达剖面的处理与解释下目标体或分界面。在本场地范围内，由已