地质雷达在岩溶勘察中的应用分析

2018-12-10杨林

世界有色金属 2018年18期

杨林

（贵州省有色金属和核工业地质勘查局五总队，贵州安顺 561000）

近年来，随着科学技术的发展，地质雷达在地质勘察中的应用越来越广泛。在工程建设过程中，复杂的地质问题是影响勘察效果的主要因素之一，如地下岩溶，严重的威胁着建设工程的质量和安全，所以必须采取有效的技术手段，对岩溶的发育情况，如规模大小，是否稳定等信息进行准确的勘察。地质雷达因其操作简单，适应性较强等优点，被广泛的应用到岩溶勘察中[1]。因此，研究分析地质雷达在岩溶勘察中的应用具有重要的现实意义。

1 地质雷达的工作原理

地质雷达在工作过程中，首先对需要勘察的区域进行高频宽带电磁波脉冲的发射，然后利用接收天线，收集地下不同介质反射回来的不同的反射波，后经过科学的计算和分析，对介质的结构和形态进行推测，从而对岩溶的位置和分布进行确定。尤其是岩溶区域，地层介质的相对介电常数和空气的相对介电常数存在较大的差异，因此，若岩溶区域存在地下空洞或者孔隙，采用地质雷达所采集到的反射波也会存在较大的差异，从而帮助相关工作者精准的掌握岩溶区域的地质结构，完成岩溶勘察的工作任务[2]。

2 地质雷达应用分析

（1）区域地质概述。云马一条街岩、土分布从上到下依次为：第四系（Q）和三叠系中统关岭组三段（T2g3）和三叠系中统关岭组二段（T2g2）。分述如下：

①第四系（Q）：浅褐、黄色红粘土，成因多为残积。云马一条街表层均有分布，经钻探，红粘土厚度1m～6m。②三叠系中统关岭组三段（T2g3）：主要出露于地表，其岩性为灰色中厚层白云岩、白云质灰岩。云马一条街该地层岩性为白云质灰岩。③三叠系中统关岭组二段（T2g2）：灰色薄至中厚层灰岩，间夹白云岩、白云质灰岩、泥质灰岩及泥灰岩。引水隧洞围岩主要为灰岩。

（2）工程所在区域地质评价结果。①第四系：属于松散岩组，其厚度小，呈可塑状，网状裂隙发育，压缩性高，力学强度低。②三叠系中统关岭组三段白云质灰岩：中风化—微风化程度，属于较硬质岩类岩石，节理裂隙较发育，沿节理面充填方解石脉、泥质，结合物探和钻探岩芯揭示表明，该段岩组岩体破碎—较破碎，岩体基本质量等级为Ⅳ级。③三叠系中统关岭组二段灰岩：微风化程度，属于较硬质岩类岩石，节理裂隙较发育，沿节理面充填方解石脉，结合物探和钻探岩芯揭示表明，该段岩组岩体较破碎，岩体基本质量等级为Ⅳ级。

（3）地质雷达勘察。由于地质雷达在进行岩溶勘察过程中，很容易受到外界干扰因素的影响，包括地表物体、地下管线以及空中高压电缆等。为了对这些干扰信号进行有效的控制，确保勘探结果的准确性，在数据采集过程中对以上干扰因素进行削除，并利用事后数字处理方法削弱干扰因素的影响，提高地质雷达的图像识别能力。

（4）地质雷达勘察结果。根据地质雷达对该地区岩溶结构的勘察结果，得出如下结论：①云马大街西侧195m处（深约28m）、202.5m处（深约21m），220m（深约26.5m）处出现低阻、强吸收的特征，根据地质雷达的反馈图像，推测为溶洞（粘土充填或充水）或充水岩溶管道裂隙。②云马大街西侧局部裂隙极发育带（88m～96m、148m～160m埋深25m～30m处）。③云马大街东侧房屋背后130m～140m处分布有垂直低阻带，推测为垂直裂隙带；测线电阻率普遍较低，根据地质雷达的反馈图像，推测基岩裂隙极为发育，且冲水或夹泥，仅34m～70m下方，100m～110m下方，154m～160m下方局部电阻率稍高，根据地质雷达的反馈图像，推测为基岩裂隙较发育区。

（5）钻探验证。为了验证地质雷达勘察结果的准确性，共设计钻孔25个，结果表明：8个钻孔见溶洞裂隙发育，钻孔见洞率为32%。钻探验证结果如表1所示：

表1 工程钻探验证结果

同时，隧道施工时隧道内局部出现管涌状涌水。根据地质雷达勘察结果与钻探施工验证实际表明：勘察区域地下岩溶发育，主要表现形式为浅层溶洞、裂隙和地下水岩溶管道。

（6）抽排地下水可能产生的影响。通过地质雷达勘探和钻探验证，结果表明工程所在区域内岩溶主要形式为浅层溶沟、溶槽；根据对塌陷区的勘察，表明塌陷上大下小，向下逐渐闭合。此外，该工程区域岩石物理力学高，抗风化力强，在勘察区发生大规模岩溶塌陷的可能性不大，发生小规模地面塌陷的可能性大。其特点为分布无规律，出现频率以隧道为中心向两侧逐渐变小。最严重程度因地基失稳导致房屋开裂甚至垮塌。根据抽排地下水工程的影响半径计算可得，在引水隧道为中心两侧453.14米范围内，可能会对地质结构造成影响，在该范围内发生岩溶塌陷的可能性大，危害程度高。因此，为了避免因为抽排地下水导致严重的安全事故，应采取有效的技术措施，对现状及未来可能出现的塌陷区进行综合治理[3]。