钻孔地质雷达技术在水文与工程地质中的应用

李有军

【摘要】随着科学技术的发展，现如今钻孔雷达技术在国外已经被广泛的应用到各个领域中。但是在我国，钻孔地质雷达技术依旧是一项新技术，目前被广泛的应用在水文地质与工程地质的勘察中，并取得了一定的发展成果。利用钻孔地质雷达技术可以很好的检测出水文地质与工程地质存在的质量问题，为问题的处理和解决提供依据。本文将对转孔地质雷达技术在水文与工程地质中的应用进行分析，以促进我国转孔地质雷达技术的发展。

【关键词】钻孔地质雷达技术;水文地质;工程地质;应用

通常情况下，在水文地质和工程地质的检测中会遇到断层、裂隙带以及溶洞等地质问题。如果在施工之前不对地质进行良好的排查，在施工过程中，一旦遇到上述问题，就会严重的影响施工的进度。因此快速有效地获取准确的地质信息对工程建筑来讲是至关重要的。现如今钻孔地质雷达技术的应用，在很大程度上提高了探测的效率和探测的准确性，因其具备的高分辨率和抗干扰能力等特点，使其能够迅速查明整个地面的地质情况。

1、钻孔地质雷达技术的简介

钻孔地质雷达是一种能够确定地下介质的广谱电磁技术，这种技术的频率一般为50～250赫兹，能够实现一定距离内穿透岩石介质。在原理上，钻孔地质雷达与地面的地质雷达一样，都是需要两个天线，一个用来发射高频宽带的电磁波，一个用来接收地下岩石的发射波。在钻孔地质雷达进行探测地质信息时，电磁波在传输过程中会受到岩土电磁性质和几何形态的影响，进而使接收端接收的电磁波强度和波形发生变化。因此，需要根据接收的电磁波双程走时、振幅和波形等信息对地下岩土介质结构特征进行推测。但是在探测过程中，地下岩土介质的电导率达到一定值时，会导致雷达单孔反射测量失效，这也就是说在高导率的地下岩土介质中是不能保障电磁波是以波的形式进行传播，而对于这种地下岩土介质就只能使用跨孔测量或孔中地面测量，利用首波振幅和到达时间获取地质信息。

2、钻孔地质雷达技术的种类

目前，钻孔地质雷达技术主要有三种类型，分别是单孔反射技术、蹲孔层成像技术以及垂直剖面测量技术。

2.1单孔反射技术

现阶段单孔反射技术是钻孔雷达技术中最基本的方式，它的工作原理与地质雷达的工作原理非常相似。在应用单孔反射技术时，发射天线与接收天线两者是相连的，当作业期间发射天线向四周发射电磁波时，如果存在破碎带、空洞等介电差异较强的物质时，所发射的电磁波就会出现部分被反射回来的现象，然后就会被接收天线接收，其他的电磁波就会传向更深层次的地质层。现如今单孔反射技术主要在交叉断裂层和溶洞地质个水文特征的检测中被广发应用。

2.2蹲孔层成像技术

蹲孔层成像技术在使用过程中需要保障两个钻孔能够在一个一二维平面中，这样做的好处是能够有效的减少几何位置对蹲孔层成像技术的实际探测带来的影响。在进行探测时，需要将发射天线和接收天线这两个天线分别放在两个孔内，当发射天线在孔内被固定好之后，接收天线就可以在另一个孔内检测钻孔的深度，伴随着发射天线的移动，接收天线对钻孔深度的检测也会不断地增加。在操作过程中反复进行这样的探测就可以对钻孔进行整体深度的检测。

2.3垂直剖面测量技术

在钻孔探测工作中也可以使用标准的雷达勘测系统，操作人员通过将发射天线和接收天线放在地面的不同位置上，然后在钻孔中通过移动发射天线来对钻孔进行探测，这就是垂直剖面测量技术。现如今，垂直剖面测量技术并没有形成系统和相应的流程，并在地质和水文检测中的应用也相对较少。

3、钻孔地质雷达技术在水文与工程地质中的应用

3.1在公路勘察中的应用

钻孔地质雷达技术在公路勘察中的应用主要分为工程勘察过程、数据采集、勘察图像分析以及勘察结果分析与处理。本次勘察的工程是在灰岩地区，地势低降雨大，其次由于周围的水塘平均水面较高会使地下水位的变动比较频繁。在勘察进行之前，已对该工程的路基进行处理，因路面的平整度较高，在该工程中布置了六个勘察孔，其中4、5、6号勘察孔在同一平面上，并且间距为四米，其中5号孔的勘察采用的是单孔反射技术，4和6号孔采用跨孔层成像技术。

在对5号孔进行检测时，采样间隔0.1m，发射与接收天線的间距为4m左右。在4和6号孔检测时，需要在地质层0～14m深度范围内进行采样，每次移动发射天线的距离为0.5m左右，30次扫描就得出841条采集射线。然后进行勘察图像分析，结果为三孔的方向和地面基本保持垂直状态，利用获得的数据和计算公式可以掌握该公路的地质情况，为公路的维护和修整提供依据。

3.2钻孔地质雷达在水库大坝中的应用

在水库大坝勘查中，钻孔地质雷达技术的应用主要是在前期场地勘察、中期工程质量监管以及安全隐患检测中。地面雷达装置可以完成前期场地勘察工作，钻孔地质雷达技术完成中期工程质量监管和安全隐患检测。

在本次水库大坝勘察检测中，根据检测分析和结果发现，该水库大坝的跨孔层中存在一部分呈现灰色的现象，而这一现象表明，在该区域内钻孔地质雷达的电磁波的传播速度非常慢，因此判断该区域的大坝可能存在一定程度的裂缝，使水库大坝出现了漏水的问题。

结语：

综上所述，与其他勘查技术相比，钻孔地质雷达技术具有无法比拟的优势，因此该项技术在水文地质与工程地质的勘查中发挥了至关重要的作用。但就我国钻孔地质雷达技术的发展情况来看，无论是在技术上还是在应用上都还需进一步加强，只有这样才能够使钻孔地质雷达技术的勘察效果得到进一步的提升，更好地为我国水文与工程地质的勘查工作奠定良好的基础。

参考文献：

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