试论电力工程勘探中地质雷达的应用

张晓哲

摘 要 本文重点讨论了地质雷达的基本工作原理，常见技术方法和使用应用领域，阐述了地质雷达在电力工程勘探中的具体应用措施。

关键词 电力工程勘探;地质雷达;原理;应用

1 地质雷达的原理和技术特性

1.1 地质雷达的原理

地质雷达检测主要是利用高频电磁波，以宽频带短脉冲的形式进行操作。工作过程是由置于地面的发射天线发送入地下以高频电磁脉冲波，地层系统的结构可以根据电子特性来进行有效区分。地层的结构如果电子特性不同，就会将界面的信号反射到地面，一部分电磁波能量被界面反射回来，另一部分会继续穿透界面，进入到下一层。每一层有的不同结构就会在界面发生透射和反射，雷达信号的反应是越来越弱，以此来判定地层结构。雷达的组成主要由天线发射机，接收机信号处理器和终端设备（计算机）组成，各个界面反射的电磁波，由接收器进行接收记录，之后转化为信号处理。从测试结果剖面图得到的数据是发射经地下界面反射会接收天线的过程，各个测试点快速连续探测，根据反射波组成的波形和强度特征，通过数据处理来获得雷达的剖面图像。雷达探测多数采用的是多条测线探测，可明确的了解目标体平面分布情况。采用的分析方法是根据电磁波反射信号的石品特征，正负特征和相位特征来分析，可以更好地获得地层的特征，有效明确地层是否有介电常数层厚和空洞等情况。

1.2 地质雷达的技术特性

地质雷达是一种非破坏性的探测技术，可以安全用于城市建设和正在建设的工程现场。工作条件较为宽松，适应性强。地质雷达的抗电磁干扰力强，可在各个噪声环境下工作，减少环境的污染。地质雷达在工程上探测的深度和分辨率较高，可以实时提供剖面记录图，图像清晰直观。地质雷达有利于有效的控制数据采集记录和存储处理。地质雷达使用高频率电磁波，能量的衰减较强烈，在高导覆盖条件下，探测范围会受到一定限制。地质雷达应用的范围较广，一般可以应用到场地勘察，工程质量检测和病害诊断，地下埋设物与考古探查隧道，超前跟踪探测及预报，也可以应用在矿井中探测地层结构[1]。

2 地质雷达在电力工程勘探中的具体应用

2.1 在电厂岩溶勘探中的应用

地质雷达对于电力工程勘探最为明显的应用就是对岩溶地质的勘探。电力工程勘探常规的方法是采用钻探的技术，但是随着电力技术的发展，山区输电线和山区风电场以及岩溶区的发电厂较多，地质雷达在溶洞地下暗河断层破碎带采空区等都可以有效解决勘探的任务。对岩溶区域的勘探可以充分发挥地质雷达的积极作用。岩溶区域展示出来的状态是中等风化白云岩，在溶石沟槽中可以见到第4系地层（如图2所示）1.2米，岩性主要以黄棕色黏土为主。

在地质雷达勘探前需要做好前期的勘探工作，可以采用高密度电法对厂区进行不良地质情况勘察，根据厂房主厂房锅炉区域的电阻率高情况进行测验，初步判断区域是否存在严重的状况。采用地质雷达的应用主要是更加明确认清岩溶发育的实际情况，探测区内岩层为导电磁导率较高的白云岩和部分灰岩，在探测过程中需要明确电信和磁性之间的差异，这样就可以明确地质雷达探测是否具有一定的基础。在现场应用中采用的是瑞典的MBA地质雷达（RAMAC/GPR）探测，技术参数主要选用50MHz非屏蔽天线，天线间距4.2米，采样不长，0.5米叠加128次，可以根据实际情况做好适当的调整。在采用点测量方式中雷达探测的区域首先要讲究平整，表层选择基岩或者回天的湿土面施工现场。有施工机械和电缆雷达信号会存在一定的干扰，在数据处理时候就要采用叠加次数的方式，根据实际情况做出调整，在测试点选用对应的测试方式。雷达剖面和碳坑资料进行对比，明确雷达剖面是否能够反映出地层层面的变化。根据风机探坑的资料显示0.2米为碎石，2.45米为强分化岩石，下面为中等的分化基岩。雷达图中对碎石面和反射面都有清晰的资料，从雷达图可以看出碎石界面非常清晰，可以明确认定强风化基岩界面的基本情况。

2.2 对电场基岩面的勘探应用

地质雷达在风电厂的基岩面勘探上可以发挥其应有的效果，一般是采用非屏蔽天线，天线间距4.2米，采样不长为0.2米，根据叠加次数采样率进行调整。采用点的测量方式，在进行探测雷达剖面和探坑资料进行对比，也可以明确看出雷达剖面是否反映出覆盖层和及岩面的变化。在具体的实施过程中可以根据地形进行设计，例如山区丘陵地带，要明确地貌的特征。需要根据涉及的線路来认清地质的情况，是否是砂岩、石灰岩、白云岩等情况（见图3）。探测任务书和施工图设计阶段要求精度较高，在勘探中充分利用地质资料的基础上，采用地质雷达进行探测，探测的分化状况和岩层的厚度都可以有数据进行反应。地质雷达勘探采用的是250MHz屏蔽天线和50MHz非屏蔽天线，天线间距分别为0.31米和4.2米叠加次数，采样率可以根据实际情况调整，雷达剖面需要准确反映出覆盖层的厚度和积岩面的变化。

2.3 对地下管线电缆的勘探排查

有些电厂的设计过于老旧，地质雷达需要对地下的管线情况进行排查。在建设的过程中，各种管道电缆和其他设备日趋重要，地质雷达可以进行直接精确的判定。在勘察时，根据地质雷达的剖面可以发现管线的基本情况，有效明确测定地下管道的铺设状态，可以清晰地勘察到电缆的铺设情况。例如雨水管道（见图4）的剖面图，就清晰的反映了地下的实际情况，电厂建设时，就要规避地下管理的问题[2]。

3 结束语

从工程实践可以看出，地质雷达具有较强的勘察功效。雷达探测的成果能够反映出不同地区的地下介质的界面，可以根据结果来推断精度和深度，地质的特征和层次轮廓就可以清晰地反映出来。地质雷达与其他的物探方法一样具有一定的探测前提，雷达图和其他的探测方法也可以从多个方面进行解析。工程设计中运用地质雷达探测可以拥有较强的分辨率，可以充分满足工程勘察的要求。在地质雷达应用过程中可以进一步探测目标系数，提高分辨率，扩大探测深度，提高雷达的图像反映效果。可以继续深化雷达的电磁波反射技术，根据实际情况来适应新的地球物理勘测技术，推进工程技术的快速进步。

参考文献

[1] 何君述.地质雷达在电力工程勘探中的应用研究[J].建材发展导向（上），2015，13（10）：301-302.

[2] 李东升.电力工程勘探中地质雷达的应用[J].建材与装饰，2015， （37）：292-293.