探地雷达法在复杂土质堤防隐患探测中的应用

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正文：

1 堤防探地雷达法

淮沭河全线采用探地雷达法进行普查，分别沿堤顶迎水坡侧（右测线）和背水坡侧（左测线）两条测线进行。

1.1 探地雷达数据处理

探地雷达数据处理是利用，首先将外业采集的数据传输到计算机中，再通过 对原始数据进行滤波、去噪、均衡等处理，打印时间剖面图。利用打标和时间剖面图上的节段接缝等特征来确定探查 位置的对应关系。

1.2 探查成果分析与解释

（1）良好段堤防图像特征

淮沭河试验段堤防为交通路面，路面表层由碎石土铺筑，堤防主要由人工填土和自然沉积土构成。根据试验段堤防以往的地质勘察资料，人工填土主要分为2层，上层为粘性土层，厚度约2.5m左右，下层填土层底深度约7.5m左右。人工填土层的下方为自然沉积土，堤防填土的密实，堤防各结构层介质分布均匀，层位分布连续稳定，含水率均匀分布，典型的探地雷达剖面图见图1所示。

图1图像特征显示，人工填土层在探地雷达探查剖面图像上反映清晰，尤其是A层和B层的分层界面清晰，根据探地雷达的波形显示特征，人工填土A层的介电常数低于B层的，堤防各结构层的雷达波同相轴连续性良好，振幅和波向一致性良好，没有异常突变的雷达反射波组存在，说明该段堤防下没有空洞存在。

图1 右测线堤防雷达探查成果剖面图像

（2）电磁干扰图像特征

在野外实际探查过程中，会受到现场外界的干扰影响，存在异常电磁波。在本次试验段探地雷达探查过程中，主要干扰源是堤防上方空中的高压电线，其干扰分布为强反射的抛物线分布，具体见图2所示。

图2 左测线堤防雷达探查剖面图像

图2中探地雷达探查的异常特征信号为典型的高压电线产生的电磁干扰，其能量较大，干扰范围较大，经过滤波、水平叠加以及反褶积等主要的处理过后仍然较为明显，掩盖了部分人工填土层B层的有效信号，降低了雷达探查剖面的信噪比。高压电线干扰在探查右线同样存在，探查成果解释时需排除此类干扰异常。

（3）地层疏松图像特征

本次试验段堤防疏松区异常多出现在人工填土B层，疏松区异常表现为雷达波饶射较多，相对周围介质其雷达波振幅较大，能量较强，疏松区异常往往存在地层不均匀沉降现象，雷达波的振幅以及频率变化都会受地层含水率的影响，富水区的雷达波视频率相对周围介质较低。图3为试验段堤防探地雷达探查剖面图像。

图3 右测线堤防雷达探查剖面图像

图3是右测线堤防探地雷达探查剖面图像，探查结果显示在测线段的堤防断面，人工填土A层介质出现了松散现象，其下方B层也出现了扰动，表现为雷达波同相轴断续，波浪形显示，与两侧地层的连续均匀的同相轴特征有明显的区别，并且扰动区的下方的自然沉积土局部出现了疏松现象，影响深度较大，在疏松区的周围，堤防结构层出现了错断和沉降，表明该疏松区有一定的影响范围。

通过对上述探地雷达探查成果图像的分析，表明地层出现疏松的区域主要产生在人工填土B层，少许可以影响到自然沉积层。疏松区异常的雷达反射波特征与周围介质存在明显的差别，主要表现为地层出现扰动、富水。疏松区存在砂壤土的B层，易形成高孔隙率、富水的松散或空洞区，经过时间的推移，松散或空洞区的范围可能会进一步发展扩大。

（4）空洞图像特征

图4 右测线堤防雷达探查剖面图像

图4是右测线堤防探地雷达探查剖面图像，探查结果显示在测线段的堤防断面，人工填土B层出现了空洞，在B层空洞内的传播速度快，反射系数变大，振幅变大，呈现强烈的反射信号特征，同时探地雷达反射波同相轴错断，是典型的空洞雷达波特征图像，但图4雷达剖面图中空洞的规模不大。

2 结论

根据各种物探方法探查成果分析，发现所探查到的堤防空洞在表层填土中，由于压实度不够。人工填土层中由于前期空洞存在，后受车辆振动、雨水浸泡等因素而坍塌、沉降形成松散体；人工填土B层土质不均匀、松散、脱空和局部存在裂缝渗水；人工填土A层和B层、B层和自然沉积层的分层结构面土体松散，自然沉积层局部扰动、松散现象。上述现场试验表明，探地雷达的效果好，能够形象的反应地层结构已经空洞异常情况，并且能确定空洞的形态以及规模。