地质雷达检测目标体波相识别

目前地质雷探测技术已经在各个行业得到广泛应用,为了获得地质雷达探测的结果,需要对雷达记录进行处理与判读。雷达记录的波相识别需要坚实的理论基础和丰富的实践经验,需要综合分析目标体反射波的振幅与相位、频谱、同相轴形态等特征。通过工程实例介绍了地质雷达检测隧道、路面典型目标体波相特征及识别分析方法。     

粗粒弱硫酸盐渍土路基的地质雷达波形与频谱特征

为了准确获取盐渍土路基的波形与频谱特征,以新疆若羌县-尉犁县省道拓宽工程为依托,采用LTD-2100型地质雷达对粗粒弱硫酸盐渍土路基开展现场探测,以获取不同含水率(ω)水平下的原始实测文件;利用IDSP分析程序对实测文件进行处理并得到波形与频谱的初始特征;为了对初始特征进行验证,利用现场填料在室内制作了1 m×0.8 m×0.8 m的矩形模型箱,通过人工调配模型填料的含水率ω和室温,并对模型进行探测得到波形与频谱的模型特征;对初始特征与模型特征进行比较,结果表明:在正温条件下,ω的提高会增强电磁反射;当8%ω27%时,反射振幅达到最大,最大归一化振幅接近于1.0,频谱能量分散,主频不突出但小于200 MHz;当ω32%时,电磁损耗显著加剧,线测图表现为典型的"雪花状"特征,点测图表现为典型的"类直线状"特征,频谱能量集中且主频分布范围为20～65 MHz,低频特征明显。研究内容能为粗粒弱硫酸盐渍土路基的地质雷达探测及其解译判读提供相关参考。     

不同含水率下黄土围岩的地质雷达波形响应特征研究

为准确掌握黄土围岩的地质雷达波形响应特征,依托银川至西安高速铁路庆阳境内的驿马一号黄土隧道,在施工期采用GSSI-3000型便携式地质雷达对黄土围岩开展现场探测以获取原始实测文件;以土石比例为指标将围岩分为素黄土围岩、土质黄土围岩和岩质黄土围岩。利用RADAN7.0分析程序对3种围岩的实测文件进行处理并得到相应的波形响应特征,经统计分析表明:当含水率相近时,岩质黄土围岩的电磁反射最强,素黄土围岩的电磁反射最弱;随着含水率的提高,3种围岩的电磁波反射均会逐渐增强,频谱能量分散,主频不突出但均小于110MHz;3种围岩的电磁反射强度均存在临界含水率,分别为26%、33%、42%,当含水率超过临界值时,电磁损耗均显著加剧,线测图和点测图均表现为弱反射特征,频谱能量均集中且低频特征明显,主频分布范围分别为20～65MHz、33～70MHz、40～85MHz。     

公路隧道岩溶构造地质雷达正演与探测实例波形特征对比研究

公路隧道岩溶构造地质预报是地质雷达超前地质预报的重难点,而对岩溶构造的地质雷达反射波形特征识别是预报准确的重中之重。为了准确识别反射波形特征,通过对隧道围岩溶腔中不同填充介质的岩溶构造建立雷达正演模型,模拟研究雷达反射波波形特征。本次模型构建填充情况主要分为空溶腔(空气),充水的溶腔,充泥、砂的溶腔,混合填充的溶腔4类,对应得到其正演反射波形特征为2大类。将模拟结果与探测实例波形特征对比研究,其反射波波形特征作为地质雷达探测预报岩溶构造时可参考的波性特征,定性判别岩溶构造中不同的填充介质情况,以进一步提高预报结果的准确性。     

岩溶区富水破碎带探地雷达频谱特征研究

受到地质条件、施工条件以及施工控制等因素的影响,隧道在岩溶地区施工建设过程中会存在一定的风险。超前地质预报能够为隧道安全提供重要保证,当前研究成果主要为岩溶区富水破碎带反射波形的定性特征分析,缺乏振幅及频率大小分布的定量性特征研究。基于此,以广西六河高速公路瑶寨隧道为工程依托,基于电磁波传播特性,结合探地雷达探测原理,开展了大量的现场探测。从振幅与频率的最值及振幅一定取值范围的比例特征出发,对实测数据进行了系统的统计分析,直观、详细地描述并定量揭示了岩溶区富水破碎带的探地雷达频谱特征,为探地雷达判读提供了新的参考方法。现场探测数据分析结果表明:雷达反射振幅的最小值和最大值基本在0. 25和0. 96左右波动,振幅最大值逼近于满幅值1. 0,表现出极其显著的强反射;反射频率的最大值不超过110 MHz,最大反射频率平均值为105 MHz;反射振幅的最大值达到0. 8的扫描点比例高达约95%,而其最小值达到0. 4却较难,体现了反射振幅的强烈性。将研究结果应用于实际工程的判读,通过对比验证,判读结论与隧道的实际开挖结果吻合较好,说明研究结果能有效地为雷达判读提供指导,为保证隧道的施工与建设安全提供了重要支撑。     

地质雷达在隧道超前地质预报中的波形特征探究

地质雷达探测具有精度高、快捷、无损探测等诸多优点,是近年来发展较为迅捷、效果突出的超前地质预报方法之一,并在各种工程中得到了大面积应用。本文简述了地质雷达的工作原理及野外工作方法,结合工程实例,分析了各种不良地质现象的雷达波特征,并结合实际探测成果,评价其准确性。     

地质雷达超前预报正演模拟及应用

地质雷达超前预报往往受环境、操作、数据处理和图像解释等因素影响,使得预报结果有一定的误差。文中针对各向同性均匀介质和典型不良地质情况进行建模,利用时域有限差分法对地质雷达探测进行正演模拟,通过分析雷达剖面图、时域波形图和频谱图,总结出典型不良地质体的地质雷达解释准则,电导率越大,波的振幅吸收越明显;相邻界面相对介电常数的差值越大,反射波振幅越大;在非色散介质中,雷达信号具有较好的保真性能,色散介质对信号吸收更强,保真性较差。并结合工程实例验证了地质雷达探测正演模拟和解释准则的可靠性。     

地质雷达波频率与围岩等级相关关系统计分析

雷达波频率反映了组成地层的岩性变化,有助于识别地层,当电磁波通过不同介质界面时,电磁波频率将发生明显变化。为研究区域地质情况与地质雷达波频率的关系,在大量地质雷达隧道超前预报报告和实测数据的基础上,通过对不同围岩类型雷达波频率的统计,按照围岩等级、岩性、水文情况3个方面进行了分析。通过分析得出地质雷达波频率与围岩等级相关关系的统计分析结果： 不同等级围岩的雷达波频率范围有明显差异,围岩工程性质差,频率变低;不同水文状况的同等级围岩,波形频率分布无明显变化。     

铁路路基岩溶病害的探测与处理

结合岩溶地区某运营双线铁路路基的坍塌,有针对性地对塌陷地段路基采用地质雷达进行探测,确定了路基中的岩溶通道和溶洞的位置及特征;采用注浆的方法对该地段路基进行了加固,并以地质雷达进行验证,证明注浆用于岩溶路基的处理效果显著。     

山区公路隧道施工地质预报综合技术研究

以某山区隧道建设为研究对象,对预处理出现的地质灾害进行地质超前预报,结果表明,在使用单一物理进行预报探测时,分析对比实际开挖和地质雷达探测到的深度,要确定是否有水存在,能够通过地质雷达来实现;但要确定含水量的位置以及含水岩层等尚无法实现。周围的环境和条件,是决定隧道当中探测结果的重要影响因素,易造成误判。本工程中,在CK5+506-CK5+516段,将产生不均匀风化岩体的现象,导致围岩缺乏稳定性,此时涌水量将大大提升,甚至造成软弱夹层出现在局部位置; CK5+475-CK5+480段会显示地质雷达的测试结果,出现较强的雷达反射波,具有较大的振幅,预计该段围岩会发生变化,中风化球状岩体较多,具有较大的含水量。在短距离探测范围内,地质雷达对不良地质体的探测较为准确;与实际开挖结果相比,瞬变电磁仪对低阻体的判断较为符合。     

地质雷达在南会隧道超前地质预报中的应用

在隧道施工中通常会遇到诸如围岩坍塌、岩溶涌水等地质灾害,施工前进行超前地质预报,能够最大程度地降低地质灾害对工程的影响。以太行山高速公路南会隧道工程为例,研究了施工中应用地质雷达超前预报技术,较为成功地预报出掌子面前方出现的富水、裂隙带等情况,确保了隧道的施工安全。     

铁路隧道疑难工程地质问题分析——以30多座典型隧道工程为例

以30多座在施工中发生与地质因素有关的工程事件为例,归纳为15类疑难工程地质问题： 高压富水岩溶、软弱围岩大变形、太古界硬质变质岩大变形、侵入岩脉蚀变风化破碎岩体塌方和突泥、富水逆掩断层破碎带大规模突泥、层状地层大规模顺层塌方、中更新统老黄土崩塌、新第三系地层突泥涌砂、泥岩页岩可燃气体燃烧和爆炸、白云岩剪涨裂缝突砂涌砂、岩溶地面沉降、含石膏地层围岩变形、断层破碎带与软岩层面组合围岩变形、新第三系粉质黏土岩（土）垂直节理坍塌变形及石英砂岩断层破碎带突水涌砂。分析各类疑难工程地质问题发生的原因,总结其工程地质特征。针对高压富水岩溶的分类、断层破碎带突水涌砂和大变形问题、高压地下水的防治、高位选线、大变形及大变形分级标准、挤压大变形和卸荷大变形、隧道顺层偏压构造的危害、5种围岩变形失稳类型的特征对比、隧道围岩压力现场实测、岩溶地面塌陷、Q2老黄土和N2黏土层垂直节理渗水崩塌、N2弱胶结地层“流变”、石膏地层隧道衬砌开裂以及非煤系地层的可燃气等14类问题进行讨论,并从依法合规性、地质不确定性、专项地质工作、工程劣质岩、修订围岩分级和纳入规范等方面提出6条建议。     

贵广铁路大源隧道古岩溶坍塌分析

贵广铁路大源隧道穿过古岩溶坍塌堆积区长度达300余米。由于岩溶坍塌现象较为隐蔽,勘察阶段未能有效查清。施工开挖后,根据揭示情况完成隧道围岩级别变更,加强了洞周支护及衬砌措施。在补充基底勘察后,分析了岩溶坍塌判断依据、形成过程,并评价堆积物的稳定性。结果表明:大源隧道工程所穿越的大型古老岩溶坍塌堆积物整体是稳定的,但是,对于局部地段存在的空隙,应采取注浆加固处理。     

贵广高速铁路上寨隧道溶洞处理技术

以贵广高铁上寨隧道岩溶工程地质特征及隧道结构加强措施为例,对采用大管棚支护穿越坍方地段、堆积物充填大型溶洞段等软弱破碎围岩施工方法和旋喷桩对岩溶发育地段隧道底部进行加固处理的施工技术进行介绍。由于岩溶地质条件的复杂性,施工过程中进行超前地质预报并根据围岩地质条件进行动态设计,可有效降低施工安全风险及隧道结构安全风险;大管棚结合小导管注浆超前支护是穿越坍方地段、堆积物充填大型溶洞段的有效手段;且隧道底部较大较深溶洞采用旋喷柱加固效果良好。     

地质雷达检测桥梁桩基孔底的技术方法及应用

地质雷达被广泛应用于工程勘探和质量检查,特别在深度较大的桥梁桩基孔底检测方面,可以灵活、高效、精确、无损地判断地层构造和不良地质体,避免其将来对桥梁造成安全隐患。针对贵州盘县至兴义段的桥梁桩基工程,介绍了地质雷达原理,采用地质雷达检测技术,对桥梁桩基孔底进行检测,并通过钻取桩基岩芯进行效果验证。结果表明:桥梁桩基孔底无溶洞、溶沟,且基岩完整性较好,能保证施工安全。     

地表注浆在浅埋黄土隧道中的应用与效果分析

结合鸳鸯会隧道实例,对地表注浆技术进行研究。通过数值模拟软件计算注浆前后围岩变形和塑性状态,分析隧道塌陷成因及注浆加固效果。注浆结束后,使用地质雷达检测注浆区域,了解注浆管分布及浆液扩散情况,排除注浆后围岩中不密实区域。施作初支后,对比拱顶沉降现场监测、回归分析以及数值计算结果,研究围岩长期变形趋势。结果表明,综合数值分析、雷达检测及现场监测分析,能够有效评价浅埋黄土隧道地表注浆加固效果。     

云桂线富宁隧道围岩分级变更分析

为提高隧道勘察围岩分级的准确性,减小施工阶段围岩变更率,对云桂线富宁隧道围岩分级变更进行分析,主要结论与建议如下： 1）造成该隧道围岩分级变更的主要原因是物探解译不准、岩溶发育、岩体层间挤压破碎和地下水发育,其中物探解译不准的原因有异常段飘移、断层破碎带解译过宽及解译错误等; 2）岩溶发育造成的变更量也较大,应重视可溶岩段围岩分级的确定,避免出现长段高围岩分级; 3）因岩体层间挤压破碎及地下水发育造成的围岩变更率一般较小,需在施工阶段结合超前地质预报进行变更; 4）地质条件复杂的长大深埋隧道采用可控源音频大地电磁法是适宜的,但应解决物探解译过程中存在的问题,布置钻孔对物探异常区进行验证,提高解译精度; 5）目前采用的综合勘察手段仍是确定铁路隧道围岩分级的主要方法,施工中应重视超前地质预报及施工地质工作。     

广清高速公路改扩建工程岩溶发育特征及碳酸盐岩溶蚀特性试验研究

广清高速公路改扩建工程项目线路有33 km是岩溶区，岩溶区内塌陷普遍存在。以新华高架特大桥桥位段为研究对象，从研究区的工程地质条件、水文地质条件、岩溶发育特征等入手，通过室内模拟溶蚀试验，探讨该工程沿线岩溶发育及塌陷产生的原因。研究发现:该区域岩溶强烈发育地区石灰岩裂隙发育，强度较低；多为微晶和生物碎屑灰岩；在地下水的作用下，极易发生溶蚀，且溶蚀速率较大；碳酸盐岩类岩石在静态水介质中的水岩反应过程，总体上表现出随时间的增加其溶蚀速率不断衰减的趋势。