城市道路地下空洞探测地质雷达技术探析

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1、城市道路地下空洞探测地质雷达技术探析　　摘要：随着城市的不断发展，人们对道路下的空洞探测技术提出了更高的要求，除了要满足分辨率高、速度快等要求外，还应增强设备自身的抗干扰能力和机动灵活性。本文重点对地下空洞的物性特征及成因进行了详细地分析，介绍了其相关技术方案和原理，以供相关人员参考。关键词：地下空洞地质雷达技术探讨中图分类号：P315.61文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）05（c）-0045-01随着人们不断开发和利用城市地下空间，尤其是一些大型的地铁建设工程，受地质条件和施工环境很强不

2、确定性和危险性影响，使得其常常会出现地面下陷或沉降过大等现象。这就要求相关人员应不断改善探测技术，使其最大程度上保障人们生命财产的安全。1城市地下空洞的物性特征及形成原因（1）地下空洞的形成原因。①受长期振动形成的。目前城市道路由于一些大型机械及车辆的作用，使得地表长期受振动影响，再加上地下水位不断下降，使得地下裂隙、孔隙等的压力不断降低，最终导致一些深层空隙或裂隙面积都出现了扩大的现象，从而使道路地下形成空洞现象。5②受地下水及地质的影响。在北方一些城市受地质长期运动影响使其逐渐形成裂隙，再加上地下水的不断冲

3、刷，使得裂隙的面积越来越大，最终形成空洞或是使土层变得松散。③由于基建施工的影响。例如在建筑深基坑或地铁隧道中的施工，很有可能会因为地层的扰动，使得地下水大量渗出，从而导致四周一些泥沙被大量带走，逐渐形成地下空洞。④受地下人防工程的影响。我国大多数的地下人防工程时间已久，有些工程很长时间无人管理，导致很多塌方及破损现象的出现，再加上地下水的冲刷，使得大量泥土相继流入洞中，从而使人防工程出现大量的空洞。⑤受管道施工的影响。管道施工尤其是一些非开挖的施工，施工人员往往出现回填碾压不实的工作失误，再加上封堵注浆也不严

4、实，从而最终导致地下水沿着管道不断流动，将管道上方的大量疏松泥土带走，从而形成空洞。2地下空洞的物性特征根据地下空洞形成的原因，我们可将空洞分为以下三种类型，即含水空洞、空洞及松散土层，这三种空洞虽然类型不同但具有相同的特点，即规模大小不一、走向和延伸不明显及形状不规则。5通常情况下，地下空洞和其周围介质间存在较大的物性差异，其电阻率值一般高于周围介质，并且介电常数不高、电磁波的传播速度较快，而震波的强度衰减较慢；对于含水空洞来说，其能表现出低电阻率的特征，介电常数大、震波强度的衰减速度较快并且电磁波的传播速度

5、不高；当空洞发生坍塌现象后，会在洞内形成疏松、破碎的堆积物，相比周围的一些介质，其导电性、地震波的传播速度、介电常数及衰减特性等也具有一定的差异。3地质雷达的工作方法技术（1）搜集资料及踏勘现场。搜集探测区内人防工程、地下管网及一些勘探施工的资料，对周围环境、地下介质及地形进行了解，能够初步确定出运用地质雷达技术进行工作的前提。另外，还应对交通及干扰情况、工作环境等进行了解，以便为日后工作提供更多便利。（2）布置工作。由于地下空洞规模及分布特征的特殊性，所以工作人员应首先沿着道路的走向来布设剖面，如果发现由于目

6、标体而引起的异常，应对其采用短剖面或十字剖面的方式进行重复探测和加密，然后进行确认，证实无异常现象存在后再开展其它工作。（3）方法技术。一是采用观测方式采集数据。探底雷达在发射和接受天线的过程中主要采用剖面法，并根据一定的间距沿着观测剖面移动，如果在某一测点5上得到波形记录，那么天线就要移向下一测点进行观测，依此类推，就会形成由多条波形记录组成的雷达图像。二是方法试验技术。城市地下空洞物探工作的开展需要将方法试验作为基础，主要流程为：在已有的人防工程或方沟中布置试验的剖面，然后开展地质雷达的探测试验，从而选择出

7、更加科学合理的工作方法和参数，对作业区内的雷达异常情况的图像特征进行了解，从而确定该方法的有效性。三是选择工作参数。能否选择出合理的工作参数直接影响到探测的最终结果，工作参数的主要内容有：探地雷达的点距、工作频率、叠加次数、采样时窗、天线间距、介质电磁波速等，对这些参数进行选择时，必须利用方法试验来确定。四是探测剖面。探地雷达会以方法试验为基础，根据选择的参数和观测方式对剖面进行探测，其主要布设原则为：最大程度上避免干扰地段的出现，并尽可能保障雷达剖面走向和被测目标体走向相互垂直。4地质雷达技术应用条件和影响因

8、素的分析（1）应用条件。①地下空洞和周围介质存在明显差异，能够形成反射。②要求地下空洞拥有一定的规模，并且深度和规模都较大，另外，还应使电磁波有能力穿透目标体。③发射出的电磁波应具有足够强的能量，保障其可以到达埋藏目标物的深度，并且还能返回地面通过接收天线进行接收。④区分地下空洞的异常时，不应受由地表干扰或是地下介质产生信号的影响。（2）影响因素。5①地下管网。城市地下管网分布复杂，纵