雷达探测地裂缝方法技术应用研究

摘要：一直以来，地裂缝作为一种典型的地质灾害，对各类建筑物以及人类生活的安全影响较大。本文以某地地裂缝物探勘查为例，介绍了采用地质雷达探测方法来综合探测地裂缝的发育及分布状况。探测结果表明地质雷达在地裂缝勘探上能够更精准的探测出了地裂缝的发育及分布状况，为后期的灾害治理以及防御提供了准确的依据。

关键词：地质灾害 地质雷达 地裂缝

1 绪言

地质雷达探测是一种先进的探测技术，是近十余年发展起来的地球物理高新技术方法，以其分辨率高、定位准确、剖面直观、实时图像显示等优点，受广大工程技术人员的青睐，王玉海、姜涛也曾经做过地质雷达关于检测地裂缝的应用，并且取得了很好的效果，但由于地质雷达本身的勘探深度有限，中浅层的地裂缝不能有比较明确的效果。

2 应用实例

2.1资料背景

该工区地表以黄土为主，由于地下水开采过多，使得使厂区内部分地段产生裂缝、裂隙现象，造成部分地段的水平位移和差异沉降，严重影响了厂区建筑物的安全。为了加固某些重要的地基，首先必须查明地裂缝、裂隙的位置、深度及规模，为地基处理提供依据。

2.2地质雷达的探测方法技术

地质雷达的探测原理为利用高频电磁比以宽频带短脉冲的形式，由地面通过发射天线向地下发射，当它遇到地下地质体或介质分界面时发生反射，返回地面，被布设在地表的接收天线接收，并由主机记录下来，形成雷达波剖面图。由于电磁波在介质中传播时，其路径、电磁波场强度以及波形将随所通过介质的电磁特性和几何形态而发生变化，因此，根据接收到的电磁波特征，即波的旅行时（亦称双程走时）、幅度、频率和波形等，经过雷达波场资料的处理和分析，可确定地下界面或目标体的空间位置或者结构特征。

地质雷达技术可针对地下裂缝的大小实施大范围的连续扫描的剖面图，能够清晰地反映地裂缝的位置和深度，所以它能弥补常规地质调查的不足，有利于地裂缝地区的灾害治理。

2.3地质雷达探测处理及结果

对雷达资料分别进行了Subtract-DC-Shift、Background removal、subtract-mean、Move-start-time、Energy decay、Subtracting average、Band pass butter worth、Median filter、Running average、Kirchhoff migration和Time cut等处理，经过分析认为，裂缝发育带其异常特征多表现为地能量强弱不均，同相轴的局部缺失及雷达波的频率变化，如图1所示。

2.4地质雷达探测解释分析

2.4.1同相轴明显错动

地层受剪切和张力的作用，产生张裂缝、张裂隙，造成地层某一位置错断，在雷达图像上表现为同相轴错断，错断程度与裂隙发育程度有关，裂隙中心对应于同相轴错动的“过渡点”，“过渡点”两侧同相轴明显变化，说明裂隙是沿纵向发育。如图中1号点附近，深度10～14m范围内。

2.4.2同相轴局部缺失

若裂隙、裂缝沿横向发育，由于裂缝、裂隙对电磁波的吸收、衰减作用，往往造成此部位的同相轴局部缺失，其范围与裂缝、裂隙横向发育的范围有关。如图中6号点到10号点之间。

2.4.3局部波形畸变及频率变化

由于较小的局部附属性的小裂缝、裂隙，对电磁波的衰减作用，会导致雷达反射波形发生畸变，所以局部雷达反射波波形发生畸变时，尤其是在较大裂缝、裂隙中间或附近，往往会出现这种现象，即表示存在小裂缝、小裂隙，畸变越严重、范围越大说明此处小裂隙越发育。

3结论

1）地质雷达本身具有分辨能力强、观测效率高、信息量大等优点，用地质雷达来探测地裂缝、裂隙是可行而且是有效的。

2）在现场进行方法的试验及测定测区内地下介质的物性参数是有效性取得高质量探测图像的关键。

3）对地质雷达异常进行解释时，要做到具体情况具体分析。如果电磁波波形连续性破坏，说明地层发生错断；若电磁波发生畸变则是裂缝、裂隙中密实度低的松散介质或小裂缝对电磁波的吸收或衰减作用造成。但是在裂缝、裂隙发育地段，上述特征往往是并存的。

4）地质雷达探测结果的分辨率高，异常特征丰富，定位准确，但受介质和天线频率的影响其探测深度有限，黄土地区50Mhz天线一般探测深度不超过20m。

参考文献：

[3]常铮. 地质雷达的工作原理及应用[J]. 山西建筑，2007，（21）.