地質(zhì)雷達探測技術在水庫堤壩災害治理工作中的應用效果的論文

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1、地質(zhì)雷達探測技術在水庫堤壩災害治理工作中的應用效果的論文作者：張炎孫蔡立信蔣喜珍　　論文關鍵詞:雷達探測堤壩災害治理效果　　論文摘要:詳細介紹了樂化水庫庫壩過水箱涵的雷達探測過程與成果,說明了雷達探測在堤壩災害防治系統(tǒng)工程中的可能性與有效性?！　?　概況　　樂化水庫位于南昌市新建縣內(nèi)。庫區(qū)為低山丘陵環(huán)抱,控制流域面積8·4km2。該大壩壩體所處地基為前震旦系雙橋山群雜色條帶絹云千枚板巖與粉砂質(zhì)板巖,間雜喜山期輝長輝綠巖;南段壩肩及庫區(qū)周圍分布有大量的輝長輝綠巖孤石。壩體為重力式土壩,由就地取土,人工填筑而成,主要填料為第四系粉砂質(zhì)粘土與殘坡積物。由20世紀5

2、0年代修筑的壩基經(jīng)多期次加高培寬而成現(xiàn)狀(圖1)?！　　　?0年代修造的泄水涵管因滲漏而廢棄,70年代對泄水涵管進行改造,就在原涵管的南側(cè)以開挖方式重新建造了一個磚混結構的箱涵,箱涵截面為60×60cm2,頂板有鋼筋。.現(xiàn)因水庫壩體嚴重滲漏,需進行注漿處理,如在注漿處理過程中不慎破壞箱涵,將會給庫壩帶來災難性后果。該箱涵在堤面水平投影位置,現(xiàn)已無可靠資料。因此必須查明該泄水箱涵深度及其在壩面的平面投影位置,為正在進行的該水庫壩體除險加固工程提供切實可靠的基礎資料。在綜合考慮壩體與地質(zhì)環(huán)境、時間與效果等因素后,選用地質(zhì)雷達對70年代末期經(jīng)開挖壩體改建而成且目前

3、正在使用的泄水涵管進行探測?！　?　方法可行性分析　　地質(zhì)雷達是應用脈沖電磁波來探測隱蔽介質(zhì)分布和目標物。當發(fā)射天線向被測物體發(fā)射高頻寬頻帶短脈沖電磁波時,遇到不同介電特性的介質(zhì)就會有部分電磁波能量被返回,反射波的路徑-波形將隨所通過的介質(zhì)的電性質(zhì)及幾何形態(tài)而變化,根據(jù)反射波的旅行時間(亦即雙程走時)、幅度、頻率與波形變化資料,可以判讀目標物的深度和位置?！　‘?shù)虊螢榫|(zhì)土時,其內(nèi)部無明顯反射界面,雷達波向下輻射,就不再返回,記錄上只能看到直達波,其后就不會存在界面反射波。當其內(nèi)部存在非勻質(zhì)體,如需查明的涵管或其它地質(zhì)體如不均勻土體、弧石等,只要其具一定的規(guī)

4、模并可形成一定能量的反射波,都將在記錄上呈現(xiàn)異常。相對來說,箱涵對比一般不均勻地質(zhì)體其外表面更加平整,且其頂板內(nèi)有鋼筋,將會形成較強的雷達反射波,具備了區(qū)別其它地質(zhì)體的前提條件?！　?　方法技術與現(xiàn)場工作布置　　3·1　方法技術　　采用美國生產(chǎn)的sir-2型地質(zhì)雷達進行探測。　　(1)天線頻率與移動方式:根據(jù)工作目標物的探測深度及有關地質(zhì)情況,在蓋層較淺段選用100mhz加強型天線以連續(xù)掃描方式工作,在蓋層較深面則選用80mhz~20mhz低頻天線組工作。點距50cm;線距依據(jù)場地條件及實測工作情況而定?！　?2)增益設置:增益設置的原則是非目標體有一定強度

5、的信號,目標體有足夠強度信號。正式采集之前,先在測線上不同測幾個點,以對整條測線的增益水平有一個大致的了解,采用人工分時段設置增益來保證目標體具較強信號且不致溢出?！　?3)記錄長度(時窗):一般根據(jù)目標體的大致深度與電磁波在土質(zhì)介質(zhì)中的經(jīng)驗速度所計算反射波的雙程旅行時間的1·3~1·5倍來作為記錄時窗長度,以保證目標體異常完整?！　?4)在已知廢棄老涵管的上方進行測量,根據(jù)老涵管的已知深度求出該壩體土質(zhì)電磁波的平均速度為0·082m/ns,并以此速度作為該工區(qū)的電磁波在蓋層中的傳播速度來計算的目標體深度誤差較小?！　?·2　工作布置　　實測剖面測線8條,其

6、中4、6線為重復測量剖面,探測剖面總長度545m。水壩迎水坡因有護坡塊石,造成天線發(fā)射阻抗不配匹,加之有棧橋干擾,因此只布置了一條測線,測線主要布置在背水坡與壩面,詳細情況參見圖1?！　?　資料成果　　圖2為2線100mhz加強型天線以連續(xù)掃描方式所測雷達圖像,人工分5時段設置增益,記錄長度280ns,該記錄清晰反映了箱涵的頂部位置。在“0”m標線上的第一組波為直達波;2·5m左右有一組幅值相對較大的波組,推斷為不同填料界面反射波;在深度約4·8m附近,有一弧形異常波組存在,為涵管頂面反射波。另在1、3線均有相似異常出現(xiàn)。因此根據(jù)該目標弧形波組頂部在測線上出

7、現(xiàn)的樁號位置可較準確地確定箱涵在地表的投影位置與埋藏深度,據(jù)此在實地采用木樁標志?！　　　D3為壩面采用40mhz非屏蔽低頻天線所測圖像。因箱涵較深,為保證電磁波反射信號強度,只能采用點測,點距50cm,測量所選參數(shù):每測點垂向疊加256次以消除偶然干擾,時窗400ns,樣點數(shù)512個/sc,7時段人工選擇增益。該記錄總體來說,波形平穩(wěn),在圖像中部約有2~3m范圍波形異常區(qū),推斷為后期改建新涵管開挖壩體所致,不同時期所填筑的材料不完全一樣,自然壓密的時間也不一樣,后期開挖的斷面填料相對原壩體填料較雜、均勻性稍差、密實度也稍低,會形成開挖斷面與兩側(cè)雷達波形異常

8、?？v向來看,大約在11m,雷達波異常基本消失,認為涵