摘 要：在我国安徽省沿江地区，有溶岩发育完善石灰岩分布广泛的区域，由于具有隐伏性强以及熔岩坍塌难度，无法进行准确预算及空间分布规律性差的特征存在于岩溶溶洞中，因此尤其需要通过采取科学的方法，对岩溶发育规律进行排摸，本文通过阐述用地质雷达的方法，进行对岩溶发育期的综合勘查，对基础范围内岩溶溶洞的发育情况进行高效准确的了解，从而进一步提升岩溶区域的勘查进度以及勘查效益。
关键词：地质雷达技术；岩土工程；勘察应用
中图分类号：P631.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）23-0113-02
在我国的安徽省皖南地区，存在着石灰岩分布，区域分布特征广泛，具有石炭系二叠系和三叠系等集中构造，隐伏岩溶在受到构造断裂以及地下水溶蚀的各种因素影响下得到了特别发育，如果在该区域进行工程的建设，岩溶问题会不可避免的，会遭遇到由其岩溶塌陷是一种非常常见的地质灾害现象，在施工当中，尤其要对于岩溶洞穴，顶板坍塌发生的空间以及时间进行预测这样才能确保工程的安全，但是在现实中该作用力的预测，经常无法得到准确的数据，因此，对于岩溶地区，如何采用先进合适的勘察方法，对岩溶发育情况以及岩洞的购构造进行研究，可以提升施工的进度，对工程的投资也能起到节约作用，这对确保工程安全具有重大的意义，开展对岩溶结构的勘察，包含很多方法，其中地质雷达勘探技术是近些年来逐步发展起来的一种先进勘探手段，它被广泛的应用于工程勘察的各个领域，已经取得了令人信服的成果，尤其对于在岩溶地区，他通过对岩溶溶洞内部的空间延伸情况以及平面分布情况，进行立体的勘察，解决了以往单纯钻探方法获取的信息只不过是从一个点上得到，因此空间信息无法立体呈现的问题。我们选取了几个勘测点，通过地质雷达技术的应用，进行对岩溶发育地区的勘探工作取得了一定的成效。
1 岩土勘察的重要性
通过岩土勘察工作的开展，可以对地质条件进一步查清，进行对后期工作的合理设计与处理，因此尤其需要采取先进的勘察方法提升工作效率。在大型的工程当中，通过勘察设计一体化，能够最大程度的降低施工的风险减少费用的支出，因此岩土勘察工作的重要性可想而知。进行岩土工程项目的勘察，是指根据建设工程的要求，对施工区域的岩土工程条件，地理环境特征进行查明、分析、评价，根据工程的需要，对工程项目进行设计，勘查工作在工程建设过程当中是一个非常重要的环节，他对于工程设计当中的勘察设计，材料设备供应及施工安装等都有重要的作用，通过勘察设计质量的好坏可以对工程的质量起到直接影响作用[1]。勘察是设计的基础，是一项先行工作，是工程项目建设的关键点所在，它可以对工程的施工建设提供直接依据，如果因为勘查工作的采用方法不合适，导致基础设计和地基的处理出现问题，会增加工程施工的成本和隐患。
2 地质雷达的工作原理
地质雷达（Ground Penetrating Radar（GPR））是一种利用高频电磁波技术探测地下物体的电子设备地质雷達利用超高频电磁波探测地下介质分布，它的基本原理是：发射机通过发射天线发射中心频率为12.5M至1200M、脉冲宽度为0.1ns的脉冲电磁波讯号。当这一讯号在岩层中遇到探测目标时，会产生一个反射讯号。直达讯号和反射讯号通过接收天线输入到接收机，放大后由示波器显示出来。根据示波器有无反射汛号，可以判断有无被测目标；根据反射讯号到达滞后时间及目标物体平均反射波速，可以大致计算出探测目标的距离。由于地质雷达的探测是利用超高频电磁波，使得其探测能力优于例如管线探测仪等使用普通电磁波的探测类仪器，所以地质雷达通常广泛用于考古、基础深度确定、冰川、地下水污染、矿产勘探、潜水面、溶洞、地下管缆探测、分层、地下埋设物探察、公路地基和铺层、钢筋结构、水泥结构、无损探伤等检测[2]。
地质雷达是通过用一个电线进行高频电磁波的发射，通过使用另一个电信进行接收，高频的脉冲电磁波被利用于地质雷达中进行地质条件的探测，当，通过天线发射向下的短脉冲电磁波，以及高频宽带波什，可以遇到不同介质特征的介质，使得电磁波能量被返回，同时记录反射时间则通过天线接收到的信息进行留存，原理如图1所示。
反射波和透射波，通过在不同的波阻抗界面时遇到的反射实现向地下介质传播，在此过程当中，应当遵循反射原理和透射原理的定律，当反射系数大于反射能量波的时候，通过反射系数的数学表达方式计算后可以得到反射界面两侧的相对介电常数的数值，我们通过计算可以得到，反射界面两侧介质，的反射系数大小通常由介电常数的差异而决定，反射信号波的明显程度随着差异程度的越大而体现的越明显，根据对反射波的分析，对步行来回所需要的政府时间特征等进行对反射体性质和位置的判别，可以得到地质情况的推算结果，如图2所示。
3 雷达在岩土工程塌勘测中的应用
我们选取位于铜陵狮子山铜矿田南南侧的地址，矿区进行勘测，选取区域面积距离，铜陵市区约为九公里，整体面积1.2平方公里，该区域的岩溶坍塌现象比较严重，最近于06年和07年曾发生过地质坍塌导致民宅塌陷，由于做好了一定的防护措施，并未造成人身财产安全，但是对农田等造成破坏面积较大，此外还出现了像到突水淹井现象，一定程度上也导致了矿山的经济效益受损，我们看到第四纪三叠系中的龙头山组，在矿区露出地区发现石英闪长质的侵入体，此外还有发现隐伏岩溶地质中的大粒盐龙头三组中，存在着褐铁矿覆盖以及闪长岩覆盖，出现一小溶洞和溶蚀裂隙为主的岩溶形态厚度为5到30米的第四系盖层，通常溶洞的大部分高度低于三米，最大低于4.5米，大部分溶洞没有填充，或者以半填充的浅状态为主，通过对勘察带北向东附近地区以及大理石接触带附近进行勘探，发现岩溶主要发育在闪长岩区域，通过在基岩面上进行勘测，土洞的开采洞深控制在11.1米左右，其中上部的位置为空洞现象，下面通过采用粉质粘土进行填充。我们可见的岩溶坍塌，地表形状表现为与圆形接近的椭圆形状态，直径达到4.5-7米，最大的能够达到30米以上，可以见到由环形的断续分裂裂纹分布在周围。裂缝的长度从十厘米到数十米，洞深最深达到13米以上，通常介于0.5米到4米之间，桶装或者碟状是坡面的常见现象。在勘察过程当中，我们选取了新华山铜矿主井北向东方向约130米处，发现塌陷坑的形状为椭圆形，岩溶塌陷的直径达到30米左右，深度约为14米左右，分布的裂纹在坑的周围，环形围绕，缝的宽度在2到5厘米之间，2007年4月，新华山铜矿曾发生透水淹井现象，造成了巨大的经济损失。在本次勘查工作当中，物探采用地质雷达进行对浅层地震相结合的办法应用，将地质雷达的勘探线不在主井附近进行，主要的构造线垂直布置11条剖面线，通过对区域的前部岩溶土洞的分布特征进行测定，可以得到典型地质雷达影像图如图3所示。
3.1 地质雷达施工阶段的岩溶勘察
在进行地质雷达对施工阶段的岩溶勘察过程当中，通过布点进行钻孔检验能够，对桥墩基桩的岩溶特征进行细致的分析，不点的工作要求作详细的安排，对分辨率，稳定性以及测量仪器的精度等具有较高的要求，在勘测中选用了技术领先的地质雷达设施，该设备为瑞典MALA公司生产的系列主机，配以50赫兹的超强地面耦合天线，其特征为高速轻便，数字式以及集成化，通过选用光纤连接天线与主机，具有抗干扰性能强，数据质量好以及速度快频带宽的特征，同时通过采用高压窄脉冲技术，实现与天线脉冲源的互相对应[3]。
3.2 地质雷达的工作方法
在地质雷达进行工作的时候，通过对施工阶段上查到的桥长和水桥互通，主线桥实现三通一平，然后完成对施工测量点的放样，消除对地形的影响可以进一步提高勘查的精密度。通过钻探可以得知，岩溶区内溶洞的填充物为流塑状的粘土，表现为溶洞与周围围岩的物质差异显著，雷达的电磁传播效果主要取决于岩土层的含水率，由此可见桥位区域具备了使用地质雷达进行勘测溶洞特征的物理前提。一般情况下，在每个蹲位进行3到5条物探測线的控制通过在桥梁方向平行于桥墩方向的位置进行雷达剖面的布置，通过左右桩中心点c测线的布置，第五条侧线的ab侧线与第一侧线以及c测线进行对称布置状态的安排，由于桥墩的直径大于1.5米，因此测点间距控制在0.25米线距为0.5米，选用的测距方法为对每条测线进行逐点探测，具体情况见图4所示，通过，对试验校对采集数据的分析，精确地对各层介质的介电常数或电磁波速进行确立，在本次勘探中采用的为点测方法，50赫兹RTA天线时窗范围选择为0到1000ns。
3.3 地质雷达资料的处理
选用软件，对采集的数据进行分析得到，数据处理流程图如图5所示，得到雷达实时波形剖面。
3.4 异常推断
我们经过分析表明，在完整的灰岩上进行雷达实施剖面图的反应，体现出同向轴振幅度较为小而且反射波同相增长幅度出现明显增加，与此同时，形态也会发生变化，对于溶洞的三洞体形态深埋，规模则显得比较小，岩熔为二度体型状态。当雷达测线处于常州方向的垂直位置时，雷达的波形剖面体现出绕射波以及双曲线形状的特征，一旦当岩溶的规模比较大的时候，则雷达波形会呈现出不规则的强反射以及承重特征，一旦当熔洞的体积大于2米×2米×2米时，再加上熔洞内的填充物含水率较高，或者填充物为水的时候，会发生雷达波被强烈的吸收，以及振幅出现急剧衰减状态，导致陷阱迅速出现[4]。通过对上水桥西匝道位置进行横剖面雷达影像和地质图的解释分析，可以得出该区域的岩洞溶洞特别发育状态，可以反映出每一段面均有大小溶洞发育，数量为八个，发育的深度达到14-36米，其中有一溶洞剖面较大宽度达到2.2米以上，深度达到20-28米。
4 结语
此外，通过地质雷达方法进行溶洞的空间分布深度的测试，可以实现建筑物在施工中尽量避开大型岩溶区域，通过采用合适的施工方案确保建筑物构筑物的安全性，第二，通过使用地质雷达进行熔岩性质的测试，可以对各种地质情况进行科学的反应，这种方法具有快速经济的效果，可以大范围的实现对地下勘察的断面平面的连续观测，是工程勘测中的重要方法。第三，地质雷达的使用必须实现和钻探的综合使用，通过分析验证后才会得到对复杂地质情况的解释结果。
参考文献
[1]李大心.高频电磁波方法在岩溶发育区土体滑坡调查中的作用[J].地质灾害与环境保护，2000，（2）：154-156，167.
[2]崔富强.基于岩土工程探测的场地立体空间建模与信息管理设计[J].电子设计工程，2017，（15）：81-84.
[3]袁宗征.地质雷达在岩溶隧道超前地质预报中的应用[J].勘察科学技术，2018，（2）：58-61.
[4]朱自强，郭有军，刘涛影.地质雷达超前地质预报正演模拟及应用研究[J].铁道科学与工程学报，2018，（1）：148-155.