地质雷达在岩溶陷落柱探测中的应用研究.pdfVIP

张哲凌，等：地质雷达在岩溶陷落柱探测中的应用研究 ·129· 地质雷达在岩溶陷落柱探测中的应用研究 张哲凌，刘成禹，巫克霖，陈高奎 (福州大学环境与资源学院，福州350108) 摘要：以某隧道洞底陷落柱为例，通过地质雷达对目标体的探测，分析岩溶陷落柱的雷达波 组异常特征，准确地探测出陷落柱的位置、规模和埋深；同时，选取典型的雷达波进行频谱分析， 探讨岩溶陷落柱和围岩的雷达波频谱特征。岩溶陷落柱雷达波频谱呈现低频大振幅反射。其主频单 一且突出；围岩雷达波呈现弱振幅多峰频谱，主频不突出。岩溶陷落柱和围岩雷达波频谱特征存在 的显著差异，可作为识别岩溶陷落柱的重要依据之一。实践结果表明，地质雷达在探测岩溶陷落柱 中具有有效性和实用性。 关键词：陷落柱；地质雷达；频谱分析 中图分类号：TU459+．3文献标志码：A 0 引言 强以及无损等方面的特点。本文以探查某隧道洞底 岩溶陷落柱是岩溶溶洞上面覆盖着的非可溶岩 的陷落柱为例，探讨运用地质雷达探查陷落柱的可 层塌陷而形成的现象…。在一定地质环境中，可溶 行性，并研究陷落柱雷达波的频谱特征。研究结果 性岩石受地下水的化学溶蚀和机械侵蚀作用而形成 证实，地质雷达在探测陷落柱中具有效性和实用性。 的岩溶洞穴，其上覆岩层受重力作用而塌陷于溶洞 中，因塌陷体的剖面形态似一锥形柱体，故以它的 1地质雷达原理及探测陷落柱的可行性 原因和形状取名为岩溶陷落柱(简称陷落柱)。如 o 1．1地质雷达原理p 果隧道洞底存在陷落柱而铁路路基直接坐落其上， 地质雷达向地下发送脉冲形式的高频宽带电磁 由于陷落柱承载力较低，在铁路正常运行时的附加 波，电磁波在地下介质传播过程中，当遇到存在电 荷载和运动荷载作用下，极易造成地基下沉，严重 性差异的地下目标物，如空洞、分界面时，电磁波 时会使陷落柱上部的路基产生变形、不均匀沉降或 便发生反射，返回到地面时由接收天线所接收；对 开裂等现象，影响铁路的正常运行，安全隐患大。 接收到的电磁波进行信号处理和分析，根据信号波 由于陷落柱体积小、破坏范围不大，离散性大的地 形、强度、双程走时等参数来推断地下目标体的空 质钻探很难发现陷落柱的分布，而物探技术具有探 间位置、结构、电性及几何形态，从而达到对地下 测能力强、效果高、破坏性小等优点，故目前探查 隐蔽目标物的探测。地质雷达的原理示意如图1。 陷落柱是实行物探先行，再用钻探验证的方法对其 测线 进行综合探查，以确定其确切位置，圈定其面积范 围，查明其形状、规模旧j。 地质雷达是近几年迅速发展起来的高分辨率、 高效率的无损探测技术，是目前工程检测和勘察最 为活跃的技术方法之一，已运用到各个行业，如采 厘 矿工程、水利水电工程、地质工程、岩土工程、建 窖 螺 筑工程、隧道工程、管线工程和考古勘察等¨1。它 埋 具有快速便捷、操作简单、抗干扰、场地适应能力 收稿日期：2012—11—29 作者简介：张哲凌(1989一)，男，福建三明人。硕士研究生，从事 岩土工程方面的研究工作。E-mail：759823970@qq．corn。 图1地质雷达工作原