基于GprMax2D 的土洞数值模拟与实测研究

● 杨承丰，曾庆仕，漆 剑

（广西地质调查院，广西 南宁 530015）

广西喀斯特地貌分布广泛，岩溶塌陷灾害频发，在人为抽取地下水与降雨的共同影响下，地下水位变化频繁，浅部基岩面内岩溶发育强，形成众多地下水流通管道；地下水位不断变化剥蚀淘空上层土壤，使覆盖层内形成土洞。塌陷地质体的存在严重影响居民生活与经济发展[1-3]。在以往工作中，地质雷达系统多应用于工程检测、超前地质预报、城市管线探测等领域[4-5]，在地质灾害调查中应用相对较少。研究小组对不同频率的雷达波在覆盖层内不同类型、不同埋深的多种土洞中的传播进行数值模拟，根据实测数据进行研究分析，探讨地质雷达在岩溶塌陷调查中探测覆盖层土洞的效果。

1 塌陷区覆盖层地质及地球物理特征

研究区域位于广西坛洛镇马重坡岩溶塌陷典型区内，东至仇湖村以东，南至花谢坡，西至丰平村，北至坛洛镇边界。出露地层主要为第四系更新统望高组（Qpw），以粘性土为主，厚度为1.27～13 m；下伏基岩为石炭系下统大塘组（C1d），以浅灰、灰色厚层灰岩为主。主要出露岩土介质电磁属性见表1。

表1 塌陷区主要介质电磁参数表

在各种介质中，水的介电常数最高，空气与粘土间也有明显的介电差异，因此空土洞或者含水土洞与完整粘土层间具有物性差异，这为地质雷达探测覆盖层内隐伏土洞提供了物理条件。

2 土洞的数值模拟

研究小组在进行土洞的数值模拟时先使用GprMax2D 软件进行模型构建及正演计算，再使用MATLAB 软件对GprMax2D 的输出文件进行成图处理。……