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1、地质雷达在地质灾难勘查中的应用 梁明 闭遗山来源：西部资源2023 年第 03 期摘要：我国南方发生的滑坡、泥石流、岩溶塌陷等地质灾难，严峻威逼人民的生命和财产安全，对这些地质灾难体空间分布的勘查和争论格外重要。在滑坡勘查区，通过地质雷达探 测，较准确推断出滑坡岩土体构造和滑动面位置；在泥石流勘查区，对于泥石流沟谷积存物及其四周两侧山体的松散掩盖层，可以有效进展地层划分和深度解译，为推断泥石流的规模供给了重要依据；在岩溶塌陷区，利用三维地质雷达探测技术，较准确推断出隐伏土洞的空间分布形态，为岩溶塌陷的监测和防治供给较牢靠的依据，具有宽阔的应用前景。关键词：三维地质雷达；滑坡；泥石流；岩溶塌陷A
2、pplication of GPR in geological hazard exploration Liang Ming1，Bi Yishan21. Guangxi Zhuang Autonomous Region geological environment monitoring station，Guilin 541004，China 2.Geology Team No.4 of Guangxi Zhuang Autonomic Region，Nanning 530033， ChinaAbstract： Geological disasters such as landslides，deb
3、ris flows and karst collapses occurfrequently in the south of China，which seriously threaten the safety of peoples lives and properties.It is very important to investigate and study the spatial distribution of these geological disasters. In the landslide exploration area，the structure of landslide r
4、ock and soil mass and the position of sliding surface can be accurately inferred through GPR detection；in the debris flow exploration area，the GPR can effectively divide the strata and interpret the depth of the debris flow gully deposits and the loose overburden of the mountains on both sides nearb
5、y，which provides an important basis for judging the scale of debris flow；in the karst collapse area，the three methods are used The 3D GPR detection technology can accurately infer the spatial distribution of the hidden soil cave，which provides a reliable basis for the monitoring and prevention of ka
6、rst collapse and has a broad application prospect.Key words： 3D GPR；landslide；debris flow；karst collapse 1.引言地质灾难是指在自然或者人为因素的作用下形成的，对人类生命财产、环境造成损失的地质作用现象。为了减小地质灾难所带来的破坏，需要对其进展探测争论。近年来，伴随着地球物理方法的不断丰富和完善，地球物理勘查技术也得到了迅猛进展1-4。在对地质灾难进 行勘查和监测过程中，地球物理方法的作用日益突出，并取得了良好的效果。地质雷达探测是一种先进的测试技术，是近十余年进展起来的地球物理高技术方法
7、，以其区分率高、定位准确、快速经济、敏捷便利、剖面直观、实时图像显示等优点，被广泛应用于地质灾难勘查工作中。本文以广西地区频发的滑坡、泥石流、岩溶塌陷等地质灾难为争论对象，论述二维或三维地质雷达技术在上述地质灾难探测中取得的良好效果。2. 地质雷达方法概述5地质雷达GPR是通过放射天线向探测体内放射电磁波，利用接收天线接收来自目标体界面的反射波。依据电磁波传播理论，电磁波在穿过层状介质时，遇到上下不同介质层，电磁波产生折射与反射，由接收天线接收介质反射的回波信息，经计算机对接收的信号及信息进展分析处理。当电磁波在介质传播过程中，其传播速度V 主要是由介质的介电常数1打算。电磁波在介质面的折射与
8、反射特征，由折射系数T 和反射系数R 表示。对于非磁性介质，电磁波垂直入射时，可由下式表示：三维探地雷达的工作原理与单道雷达一样，只是它需要很多对天线，进展高密度数据采集，获得地下空间的高精度图像。3. 应用实例3.1 地質雷达在滑坡勘查中的应用滑坡勘查区位于广西田林县旧州镇旧州村，上覆为第四系残坡积黏土，含水量较大，相对介电常数大，电磁波衰减快；下伏基岩为三叠系兰木组T2l粉砂质泥岩，透水性差，相对 介电常数小，电磁波能量衰减慢。滑坡勘探目的层滑动面上、下岩土体存在介电常数差 异，为地质雷达探测滑坡岩土体构造和滑动面位置供给了地球物理前提条件6-8。滑坡探测承受瑞典MALA 公司生产的地质雷
9、达ProEx 主机，选择中心频率为 50MHz 天线进展探测。沿着主滑带方向布置 3 条测线，考虑文章篇幅缘由，仅选择其中一条测线进展推断解释。原始數据使用Reflexw 软件进展背景消退滤波、自动增益补偿、地形改正等处理后得到地质雷达探测时域波形剖面影像图。在地质雷达探测时域波形剖面影像图上图1，呈现三层差异明显的反射层：第一层深 度 0m1.2m，其波形表现为均匀连续强反射层，推想为第四系残坡积粉质黏土；其次层深度1.2m4.5m，反响为猛烈的杂波面反射，推想为全强风化粉砂质泥岩；第三层深度 4.5m 以下，其波形表现为均匀连续弱反射层，推想为未发生滑移的微中风化粉砂质泥岩。滑动面呈折线型
10、，位于全强风化粉砂质泥岩与微中风化粉砂质泥岩之间的风化差异带上。后期在滑坡上布置的 3 处验证钻探所提醒的滑坡地质构造与地质雷达探测结果根本吻合， 验证地质雷达在滑坡勘查中具有良好的效果。工作区位于广西那坡县龙合乡宋平村，地质雷达沿泥石流发育沟谷及其四周两侧山体布置测线，目的是查明泥石流沟谷积存物厚度及其四周两侧山体第四系松散掩盖层厚度。探测设备承受瑞典MALA 公司生产的地质雷达ProEx 主机，选择中心频率为 50MHz 天线进展探测。图2 为泥石流勘查区内地质雷达典型剖面图。依据地质雷达图像的三振相特征分析，上部界面清楚，正反相位成组消灭，层面较连续，振幅较强，推想为积存体或松散掩盖层；
11、下部振幅较 弱，反射波不明显，推想为完整基岩层。后期探槽提醒的地质构造与地质雷达推断结果根本全都。可见对于泥石流沟谷积存物及其四周两侧山体的松散掩盖层，地质雷达可以有效进展地层划分和深度解译，为推断泥石流的规模供给了重要依据。3.3 地质雷达在岩溶地面塌陷调查中的应用理论上，空洞的相对介电常数为1，与四周土体的相对介电常数640差异明显，为三维地质雷达探测岩溶塌陷区隐伏土洞的空间分布形态供给了地球物理前提。岩溶塌陷区位于广西贵港市港北区北环村，使用瑞典MALA 公司生产的MIRA 三维雷 达系统，承受天线中心频率为 200MHz 进展探测。利用三维探地雷达系统处理解释软件对数据进展预处理、三维
12、偏移处理、地形校正、属性处理等操作，获得三维雷达图谱。空洞特别区在三维雷达图谱上通常为反射信号能量强，反射信号的频率、振幅、相位变化特别明显，下部屡次反射波明显，边界可能伴随绕射现象。图 3 为三维地质雷达不同深度典型剖面图，其中1 线显示在里程桩号 49m52m，深度0.52m2.22m 范围内存在空洞特别区；2 线显示在里程桩号 8m14m，深度 1.09m3.92m 范围内存在空洞特别区，这 2 处特别后经开挖得到了验证。本次三维雷达在测区内总共布置13条测线，觉察 8 处空洞特别区，绘制了土洞平面分布图图4，为岩溶塌陷的监测和防治供给较牢靠的依据。4. 结论地质雷达在滑坡、泥石流、岩溶
13、塌陷等地质灾难体探测中，由于被探测对象存在介电常数差异，使地质雷达成功探测具备物理前提条件。通过二维地质雷达探测，能较准确推断出滑坡的岩土体构造和滑动面位置，以及泥石流沟谷积存物及其四周两侧山体的松散掩盖层厚度；三维地质雷达在岩溶塌陷区较准确地探测出隐伏土洞的空间分布形态。三个实例说明地质雷达在滑坡、泥石流和岩溶塌陷等地质灾难勘查中，具有良好的探测效果，应用前景宽阔。参考文献：1 刘荣，舒志乐，朱成红.隧道衬砌空洞探地雷达三维探测正演争论J.岩石力学与工程学报， 2023， 2911：2221-2229.2 刘凯，刘怀山，裴建.岩溶塌陷的地质雷达正演模拟分析J.工程地球物理学报， 2023，
14、83：334-338.3 李仁海，杨磊，许刚.地质雷达探测技术在岩溶地形勘察中的应用J.物探化探计算技术， 2023， 315：442-446.4 邢文宝.探地雷达技术在岩溶地质探勘中的应用J.岩土工程， 20234：63-65.5 倪辉.三维探地雷达在探测城市地下病害中的应用争论J.中国煤炭地质， 2023，307：1674-1803.6 李华，王东辉.不同物理和几何参数条件下滑坡要素的地质雷达探测响应争论J.工程地质学报， 2023， 254：1057-1064.7 徐兴倩，苏立君，梁双庆.地球物理方法探测滑坡体构造特征争论现状综述J.地球物理学进展， 2023， 3003：1449-1458.8 姜卫方，万明浩，赵永辉.地质雷达在滑坡面调查中的应用及效果分析J.物探化探计算技术， 2023， 243：230-232.