利用地质雷达法对基岩溶洞进行探测，根据密实度等相关参数，可以准确的确定溶洞的空间赋存状态及质量评析。

溶蚀现象是灰岩地区基岩中较为普遍的特点，产生溶洞等不良地质现象，严重影响基础工程质量。对于高标准工程建设，仅用钻探成本高且难以达到理想效果。利用地质雷达法对基岩溶洞进行探测，根据密实度等相关参数，可以准确的确定溶洞的空间赋存状态及质量评析。

　　该解决方案主要应用于煤炭的开采企业。

　　地质雷达法是利用高频脉冲电磁波勘查地下介质分布的一种基岩溶洞探测技术。工作原理是：探测基溶洞时，通过发射天线向地层定向发射高频脉冲电磁波，电磁波在传播中遇到不同介质的目标体即发生透射、反射，反射波信号由接收天线接收后，传给接收机，在接收机经过滤波、整形和放大等处理后，经电缆传输到雷达主机，可判断基岩溶洞的深度、大小和位置。在探测过程中，天线沿测线移动，脉冲信号不断的发射和接收，经转换后得到的数字信号编码排列及处理，然后绘出溶洞剖面图像。图像异常特征固有两种：1.雷达反射很强，部分为弧形，向下反射波的能量逐渐减小，推理是溶岩发育区，部分弧形反射为溶洞；2.反射波同相轴断裂，反射强度变化大，反射波能量向下逐渐减小，推理是溶蚀裂隙发育区，也可能是较大的溶洞。

　　地层是一种高损耗电磁波能量的非均一介质。非均一介质面导致界面两侧不同物理特性的介质组合便构成了各种反射界面，地下界面的特征直接影响着电磁波的反射。反射信号的强度主要取决于相邻介质的电性差，反射信号随电性差的增大而增强。基岩溶洞的填充物一般为空气、水和泥等。空气或水的介电常数与基岩差异很大。基岩溶洞围岩以灰岩为主，与空气或水之间的电性差异很大，电磁波在界面上会出现强反射，导致雷达剖面图像变化较大，可确定溶洞的位置、大小等。雷达波在岩土中传播时，由于土体的地下水和地球物理特征的差异性，导致地质雷达的波形、波幅和包络线形态都有较大的差别，形成不同的地层具有不同的雷达剖面图像。

　　在使用地质雷达法探测溶洞，熟知其与围岩是否有足够的介电常数差异，然后选定使用的雷达天线及制定探测方案。

　　地质雷达法就有以下特点：

　　1.地质雷达剖面分辨率高，其分辨率是目前所有地球物理探测手段中最高的，能直观清晰的显示被探测介质的内部结构特征。

　　2.地质雷达效率高，对被探测目标无破坏性，其天线可以贴近或离开目标介质表面进行探测，探测效果受现场条件影响小，适应性较强

　　3.抗干扰能力强，地质雷达探测不受机械振动干扰的影响，也不受天线中心频段以外的电磁信号的干扰影响。

图1地质雷达工作原理示意图（上）探地雷达记录的会波曲线（下）

　　图1（上）T为发射天线，R为接收天线，电磁波在地下介质中遇到目标体和基岩时发生反射，信号返回地面由接收天线R接收并记录，通过主机回放处理，接可以得到雷达记录的回波曲线如图1（下），横轴代表地面的探测距离，纵坐标代表的是电磁波从发射到遇见地下目标或基岩时反射回地面并被仪器接收所需要的时间。有了雷达记录的双程反射时间即可以根据公式算出该界面的埋藏深度H:

　　式中，t为反射时间；c为电磁波在真空中的传播速度；为目标层以上介质相对介电常数。

布置方案

图2探地雷达测线布置示意图

地质雷达的工作方式通常采用剖面法。它是发射天线和接收天线以固定间距沿测线同步移动的一种测量方式。

设备及软件

　　一般地质雷达都拥有多种频率的天线。在实际工作中，必须依据目标体的探测深度选用合理的探测频率。在工程地质勘查中，勘察深度一般在5~30m，选择低频探测天线，要求探测频率低于100MHz；对于浅部工程地质，探测深度在1~10m，探测频率可选择100~300 MHz；对于探测深度在0.5~3.5m的工程、环境以及考古勘查工作，探测频率可选用300~500 MHz；对于混凝土、桥梁裂缝等厚度在0~1m的检测，探测频率一般选用900 MHz~2 GHz。

　　我司的WGPR无线探地雷达配备了如下主频的天线：

　　该仪器的主要特点为：

　　采用软件控制的全数字化设计，实现了一般地质雷达的全部功能，并增加了如无线数据传输、硬件及软件滤波、时变增益、软件延时、软件可调采样、无线非接触测量、标准IEEE802.11通讯协议、GPR参数自动设定等功能，使用方便无需调整。连续工作可达8小时以上。

图3 WGPR仪器样机图

　　此仪器使用的解释软件为仪器自带的地质雷达解释软件。

武汉地大华睿地学技术有限公司多次使用WGPR探地雷达在多个溶洞检测的工程中进行了勘查，使用效果良好。

图5 某地灰岩地区溶洞探测解释结果

探测结果：5号测点1-2m深度之间和10-15号测点之间的4-5m的深度，均出现了明显的同相轴断裂的情况，推断为溶洞。

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