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1、浅析围垦抛填工程质量检测新技术应用摘要：本文简述了地质雷达探测技术的原理及可行性，并通过围垦抛填应用实例说明了地质雷达检测技术具有无损、快速、简易、精度高的优点。关键词：围垦抛填；地质雷达探测；工程0引言 地质雷达无损检测是一种高新技术。美国通用物探仪器公司(GSSI)生产的SIR-10H型高速多通道地质雷达,用于围垦抛填无损检测,具有数据采集密度高,采样点距可任意选定,最小采样点距可达5cm,每扫描采样点数1 024;并可自动区别不同材料的界面。地质雷达检测新技术可对围垦抛填全面实际的评价,为围垦抛填施工管理和维护提供科学依据,如能在围垦抛填施工过程中采用地质雷达检测,对围垦抛填厚度施工进行
2、监控,可显著提高厚度控制水平,同时,可挖掘材料节约潜力。地质雷达无损检测技术在围垦抛填施工质量监控中具有广泛的应用前景。 1地质雷达检测方法原理 围垦抛填施工质量检测,采用GSSI生产的SIR-10H型高速多通道地质雷达, 100MHZ喇叭型天线等设备。其方法原理如下: 地质雷达与探空雷达相似,利用高频电磁波(主频为数十至数百乃至数千兆赫)以宽频带短脉冲形式,由地面通过发射天线送入地下,以地下地层或目的物反射后返回地面,为另一接收天线所接收。电磁波在介质中传播时,其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性质及几何形态而变化。因此,根据接收到波的旅行时间(亦称双程走时)、幅度与波形资料,通过图
3、象的处理和分析,可确定地下界面或目标的空间位置或结构。这一探测手段在国内外被应用于交通路面及地基厚度探测、地质地层研究、地下废弃物及空洞的勘测、地下埋设物探测、堤岸等探测。 地下不同物体具有不同的性质,通常我们所指的物理性质,如质量、密度、颜色、大小、软硬等,是我们的视觉或触觉所感知的信息。还有物理性质如导电率、介电常数和磁导率,我们不能直觉,但对雷达或电磁波的传播起到重要作用。一般来说,导电率高,吸收雷达波强烈,雷达波通过这些介质,振幅衰减快;介电常数大,雷达波在这种介质中的传播速度小。 SIR-10H型高速多通道地质雷达是一种无损探测仪器,它通过1对100MH z天线,用一发射天线向地下发
4、射宽频带尖脉冲雷达波(无线电波),用另一个接收天线收集从地下不同界面上反射回来的尖脉冲信号,然后将这些信号记录下来。 2地质雷达检测海边抛石层的地球物理特征 连云港燃料集团港口成品油库抛填区,采用抛石碾压而成,其下部充块石或泥土等。利用探地雷达检测技术能否得到目的层的反射信号取决于地质体介电常数的差异,介电常数差异越大,反射信号越明显。 3围垦抛填厚度检测及数据处理分析 3.1围垦抛填厚度检测 在进行地质雷达的数据采集阶段,应尽量选择合适的天线和适当的测量参数,以使所要了解的地下目的物层或地层能在地质雷达图象上有一直观、清晰的显示。采用GSSI(美国通用物探仪器公司)制造的SIR10H型高速地
5、质雷达, 100MH z天线一对,对连云港燃料集团港口成品油库抛填区进行检测。探测深度为30 m左右,其精度为0. 1m0. 3m,满足本测区探测的深度和精度要求。 分析雷达反射波与地层关系之一是利用钻孔上雷达剖面记录,将该记录分析计算的成果与该钻孔柱状图进行对比分析,以此为依据对测区不同介质层的介电常数进行分析修正,从而更加准确的确定地下界面或目标的空间位置或结构,以点带面,为整个测区雷达检测成果的地质解释奠定基础。 3.2地质雷达检测精度校核 抛填区检测数据采集过程中,首先要对SIR-10H型地质雷达检测精度进行校核,校核方法是: 3.2.1在抛填区测路段测线相应点号钻取芯样,并获取芯样厚
6、度数据。 3.2.2对检测的雷达波进行后处理。由于雷达波界面反射波波速、时间差与行程满足以下关系: h =vt/2(式中: (v速度,t双程旅行时间, h某一界面埋深),计算机可精确计算出发射与接收时差。任定一波速可计算出某点的厚度或根据t、h,计算v。 3.2.3取任意取芯点的厚度数据与雷达相应测点的测试厚度比较,用已知厚度计算雷达波波速。 3.2.4用已知雷达波波速,分析另外已知点的厚度,最终确定一个适中的波速,使各对比点的误差最小。 通过对钻孔资料与地质雷达成果的对比分析,该测区内抛石层的介电常数为r=2426,淤泥层介电常数为r=3639,满足常见介质介电常数值范围,从理论上证明测厚的
7、可靠性。故此利用SIR-10H型地质雷达的后处理软件便可求出抛填区的测区厚度。 4检测精度分析 4.1地质雷达的检测精度 地质雷达检测精度相当高,地质雷达无损检测方法完全能满足围垦抛填厚度检测精度的要求。 4.2地质雷达测厚产生误差主要有以下原因 4.2.1仪器采集误差和数据处理中波组拾取误差; 4.2.2由于抛填区抛石均匀性差异,电磁波波速在被检测层中的变异性引起的误差; 4.2.3由于钻取芯样的孔位与地质雷达测点在实际位置上不完全吻合,从而产生取芯厚度与地质雷达测厚之间的误差。 5结束语 5.1SIR-10H型地质雷达应用于抛填区抛石厚度检测,该方法具有测点密度高、代表性好、精度高、检测速度快,对抛填区无破损等优点,有显著的社会效益和经济效益。 5.2应用地质雷达对抛填区抛石检测,可根据地质雷达检测结果,指导下一步施工从而确保抛石厚度施工质量。因此,作为围垦抛填工程施工质量监控具有宽广的应用前景。 5.3地质雷达测试技术不仅应用于围垦抛填厚度检测,而且能探测抛石空洞等缺陷。 参考文献： 【1】:孙朝云.现代道路交通测试技术、原理与应用.北京:人民交通出版社, 2000（9）. 【2】:王水强.市政工程建设中地质雷达的应用.工程物探, 2008(2).