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地质雷达在某电厂岩土勘察的运用

2018/07/06 阅读:

《热电技术》2018年第1期

摘要:地质雷达是一种先进的高频电磁波勘察技术,由它可以精确地探测到地下浅层的空洞或异常体,其高分辨率、高效率、无损探测等优点使其在众多领域得到广泛应用。本次在某电厂勘测中应用地质雷达测试(电磁波法)判断覆盖层厚度、岩石风化程度,得到连续的地层数据,补充了岩土钻探以点代线的问题,较好地判别了基岩风化程度的整体分布范围及软弱岩土层的分布区域,并通过工程地质调查及钻探验证,以指导后期施工。

键词:地质雷达;岩土勘察;覆盖层厚度

一、引言

电力工程中岩土钻探工作在覆盖层厚度及岩石风化程度的判定上存在以点代线、以点代面的缺陷,而覆盖层厚度及岩石风化程度等岩土工程地质条件的准确判断直接影响了工程后期基坑开挖、施工建设的工期和工程造价。本文选取山东省临沂市某电厂工程勘察区域进行地质雷达测试,结合钻孔和工程地质调查验证,解决岩土钻探以点代线的问题,对覆盖层厚度和岩石风化程度进行论证,以确定其在厂址区的分布规律及工程性状[1-2]。

二、地质雷达测试设备

地质雷达是一种先进的高频电磁波勘察技术,由它可以精确地探测到地下浅层的空洞或异常体,其高分辨率、高效率、无损探测等优点使其在众多领域得到广泛应用。它是基于高频电磁波理论,向地下介质发射一定强度的高频电磁脉冲,电磁脉冲遇到不同电性介质的分界面时即产生反射或散射,地质雷达接收并记录这些信号,再通过进一步的信号处理和解释即可了解地下介质的分布情况[5-6]。当电磁波在介质中传播时,其路径—波形将随所通过介质的介电性质及几何形态而变化,据接收到波的旅行时间、幅度、频率与波形变化等特征,可以推断目的物的内部结构以及深度、形状等[7]。本次检测工作使用仪器为瑞典MALA公司生产的ProEx型探地雷达,数据采集设备采用美国劳雷公司生产的SIR20型地质雷达及配套的GSSI型非屏蔽天线,频率15~80MHz。仪器工作参数的选取为:工作频率20MHz,GSSI天线发射和接收;采样点数为1024,叠加次数为256次。处理软件采用是MALA雷达系统的数据采集软件GROUNDVISION。

三、地雷达测试成果分析

1.测线布置

根据探测要求及场地条件和工作环境,采用反射波剖面法,本次共布设10条地质雷达探测剖面。

2.资料解译原则

探测的雷达图形常以脉冲反射波的波形形式记录,以波形或灰度显示探测雷达剖面图。地质雷达探测资料的解释包括两部分内容,一为数据处理,二为图象解释。图像处理包括消除随机噪声压制干扰,改善背景;进行自动时变增益或控制增益以补偿介质吸收和抑制杂波,进行滤波处理除去高频,突出目的体,降低背景噪声和余振影响。图像解释是识别异常,这是一个经验积累的过程,一方面基于地质雷达图像的正演结果,另一方面由于工程实践成果获得。只有获得高质量的地质雷达图像并能正确的判别异常才能获得可靠、准确的地质解释结果。

3.典型测线结果分析

本次重点分析剖面3-3'线与8-8'线的典型结果,通过对地质雷达图像的反复判读识别和总结,得出均匀密实的正常岩体和不均匀密实的或地下存在空洞的岩体的雷达图像的明显差异,判断覆盖层厚度及岩石风化程度。推测成果:自西向东进行探测,该测线0~3.0m深度范围内,局部存在较薄覆盖层和全风化岩层,且测线中部存在斜向下裂隙,465#钻孔之后岩石风化强烈,尾端在466#钻孔之后显示基岩面斜向下发展,推测为前期冲沟区域,且填充较为松散,最大厚度可达10m左右。剖面未发现大规模断裂破碎带等不良地质现象存在。

4.成果对比

根据工程地质调查,拟建厂址区原始地貌存在数条冲沟、水塘等,现已全部回填,通过本工程一期勘测资料,大致确定冲沟的位置、走向等,并对现场工作进行了优化。另外对拟建主厂房区域已有岩石剖面的进行了研究(见图4)。图中红色边框内颜色较深的为黑云斜长变粒岩,该岩石位于强风化的白云钾长变粒岩中间,用手可掰断;放入水中一天后软化强烈,用手可碾成砂土状。可见强风化基岩内部存在软弱夹层。四、结论通过对雷达探测资料分析,结合工程地质调查结果,本次得到以下结论:(1)根据地质雷达测试,基本确定了重要建筑物区域原有冲沟的走向、覆盖层埋深等,并判断原有冲沟位置基岩面起伏变化较大,部分区域分布范围广。(2)建筑场地覆盖层变化较大,分布范围广,覆盖层土质不均一,工程性质变化大。场地基岩裂隙发育,局部风化程度不均一,局部风化强烈,并有较大的裂隙发育,岩石破碎。详见各剖面图。(3)虽然场地附近断裂构造发育,但拟建厂址区内未发现大规模断裂破碎带等不良地质现象。各剖面仅发现规模较小的斜向下断裂带。(4)根据成果推断,上覆人工填土和残坡积层厚度变化大,分布不均匀,该层和全风化基岩层在雷达上有比较清晰界面,稳定的覆盖层界面约为0~5m。场址内基岩风化作用强,稳定的风化基岩界面约为0~12m。

参考文献

[1]朱韬.探讨工程物探在地质勘察中的应用[J].城市建设理论研究,2015,2:3069-3070.

[2]张凌云,刘鸿福,李成友.高密度电法测量中接地电阻试验研究.勘探地球物理进展[J].2010,33(3):179~183.

[3]王效明,罗永现.工程物探在判断岩石风化程度中的应用.华东建工勘察:2008,1(83).

[4]蒋凤.综合物探在塌陷区岩溶地基安全评价中应用[J].地球,2013,9:130-131.[5]邢文宝.探地雷达技术在岩溶地质勘探中的应用[J].铁道建筑技术,2006,(4):63-65.

[6]李大虎.探地雷达在探测墩下隐伏岩溶中的应用[J].重庆工学院学报(自然科学版):50-54.

[7]莫海萍,陆正,王勇.徐州发电厂岩溶地基处理[C].中国电机工程学会电力土建专委会结构分专委会第五次学术研讨会,2006.

作者:蔺泓瑞;李仁杰;宋振 单位:山东电力工程咨询院有限公司

地质雷达在某电厂岩土勘察的运用

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