地质雷达在地下水检测中的应用

林惠燕

【摘 要】地下水作为建筑施工和地质工程施工中必须要考虑的问题，对于工程线路的设置和工程施工技术的选取都有着十分重要的意义，因此要想做好工程的施工准备工作，就必须要先对该地区的地下水进行准确的探测和检测。

【关键词】地质雷达；探测技术；管道异常

0.引言

地质雷达作为一种集合了目前较高科技的检测设备，可以实现对待探测物体的定位以及相关信息的搜集，最重要的是还可以在探测的同时实现对目标物的位置和形态的图像生成，这是目前其他的探测设备所不具备的。由于其在应用中有着诸多的使用优势，已经被广泛的应用于矿产、水利、电力以及铁路工程的相关研究和探测活动中。尤其是随着我国城市化进程的进一步加快，我国的各种市政工程建设也突飞猛进，这种情况下要想实现对公路桥梁以及相关基础设施工程的优质建设，就必须要对现有的地质情况进行准确的分析和定位，尤其是潜藏于地下的地下水资源的流向和流量问题，如果处理不当不仅会影响施工的进度，还会影响工程的施工质量以及后续使用过程中的排水问题。地质雷达作为一种新型的地质情况的探测设备，在对水文情况的检测过程中，会通过电磁波的传输和反射情况来识别地下水的分布情况，并且可以根据信号的不同波长和强度，来推测地下水的位置和流量。

地质雷达归根结底是一种地球物理方法，具有地球物理方法的共同特征，但是在实际的操作过程中，又同其他的地球物理方法有所区别，主要表现为以下几个方面：①地质雷达具有较其他探测设备更高的分辨率和识别率，可以更加准确的定位和绘制待测物体。②地质雷达具有较强的无损性特点，也就是说在使用和探测的过程中可以不对待测物体和周围的地质环境造成损害。③地质雷达的探测效率高，也就是说这种方式同以往的探测方式相比，可以实现更加简便的操作，一点程度上提高了工作效率。④ 地质雷达可以再探测后形成直观的探测结果，也就是说它说独具的图像显示功能，可以更加直观的反应待测物体。⑤技术难度大。也就是说由于地质雷达的作用原理是通过电磁波的传输来实现的，所以在实际的操作过程中需要较为严格的实施环境，因而也就一定程度上加大了施工难度。

1.国内外地质雷达的研究和发展现状

国际上对于地质雷达这种新技术的研究和实验一直都在进行，并且经历了近 “联合”、“移植”和“借鉴”等几个阶段，虽然经过长期的研究得到了一定的发展成果，但是还存在一些未解决的技术问题。

地质雷达工作原理与特点：

地质雷达的主要工作原理是通过对电磁波的传输和信号反馈来实现对周围地质情况的分析的一种探测技术，其应用的主要原理是传播介质的不同导致的电磁波信号的差异规律，操作过程中使用的是高频电磁波，在信号接收的过程中使用的是R天线。

地质雷达相较于传统的地质探测技术具有这样几个方面的应用优势：①地质雷达可以实现更加安全和高效的施工，减少了施工探测过程中的繁琐劳动，节约了人力。②地质雷达技术可以实现更强的抗干扰能力，也就是说操作过程中只受到电磁波传输信号的好坏影响，而不会受到天气以及环境的限制。③地质雷达技术可以实现直观的成像，并且可以提供较高分辨率的图像供探测结果分析。④地质雷达探测技术可以实现更加高效的数据采集，简便易行。

2.工程案例

某居民住宅区内的一个地下排水管被施工过程中的桩基击穿，这种情况下不仅导致了污水的大量外泄，还形成了地表的下陷，为了更好的进行维修和施工，必须要对管道的排水管的漏水情况进行探测，下面就采用地质雷达方式进行施工探测。

2.1探测技术

由于地下存在水喝岩石，砂石等几种物质，要想较快的区分出水的位置和流量，就必须要从水的特殊属性入手，因为水的导电率明显的高于其他两种物质，所以在探测过程中，可以采用电流探测的方式。①可以根据地质雷达的电磁波的反射情况，确定出电流较大位置为水。②根据电磁波的变化情况，确定水的流向问题。

在对本次地质情况进行探测的过程中，施工人员通过对塌陷位置的布设剖面来实现，总共的布设长度为十二米，其中打点的间隔为一米，总共布设的测量点为七十个。

2.2探测资料解释与分析

在本次探测中，混凝土管道的周边情况为探测的重点环节，所以为了确定混凝土管道周围是否存在异常的水流破坏情况，必须要采用多种方式对其进行定位和绘制图像以及频谱分析。

2.2.1富含水异常

在发射电磁波的过程中发现，电磁波进入传播介质的速度较快，而反射回来的速度较慢，这种情况显示管道内存有较多的地下水。又因为在管道中产生了连续负波，所以表面该区域的能量较弱，水含量较高。

2.2.2管道异常

在测量活动开展前，一定要对周围的环境进行处理，要保证测量场地的平整，避免由于地形和地势影响测量的结果。

通过对该区域的探测和图谱的绘制可以发现，管道周围的区域为低能量区，而右侧不远位置有一个较为明显的高能量区，并且呈现出圆弧形。这也就表示圆形的封闭区内存在着水流的异常。进一步通过对高频波的发射和回收我们可以发现，管道内存有大量的污水，所以导致了其呈现出一个特定形状的波频。

2.2.3其他各典型测线的解释

测线6与1附近管道异常特征存在明显差别，差别在于圆形异常区内高能量高频率的信号基本不存在，推断管内的污水排出较多；7线管道异常特征极不明显，其他测线上的圆形异常区在该测线上基本不存在，推断该区域的排污管被管桩打碎，推断管内的污水排出多、且有较多泥沙流入，因为泥沙的成分和含量决定了具有较低的导电率，所以如果波频的变化不明显，就应该判断为此处的地下水已经排出；8 线管道异常显示为“云状”，也就是说还存在较大面积的污水和泥沙的混合区域，所以可以推断该处排污管虽然未被管桩击穿、但已经严重变形，泥沙流入相对较少、管内的污水排出慢。所以要求工程施工人员在制定施工方案时要充分的考虑这些因素，避免造成二次伤害。

2.3探测结果

通过对探测结果的分析可以得出本次地质雷达探测大深度管道有效，采用频谱分析技术效果好。 根据地质雷达资料分析，排污管被击穿的位置处在地面可见塌坑一侧。在排污管被击穿一侧的地质雷达成果资料普遍存在低频低能量区域。虽无明显的空洞异常特征，但可以推断该区域的土体严重松散且含水量较大。

3.结束语

综上所述，地质雷达探测技术是一种新型的地质探测方式，由于地质雷达检测技术（GPR）应用范围广、穿透深度大、非接触连续测量、快速简便、结果直观等优点，其用于地下水探测以及地下环境监测已成为水利和物探行业研究的热点。由于地下水对于各种市政工程和基础设施建设工程的施工都有着非常重要的影响，所以地下水的检测和探测技术也就值得有关部门关注。这种情况下，如何更好的应用地质雷达技术实现准确的地下水的探测，更好的为我国的工程施工服务，就成为了有关工程技术部门要面对和解决的又一难题。 [科]

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