于广义 王鑫
广信检测认证集团有限公司 250002
摘要：近些年来，随着我国经济的快速发展，我国的交通运输事业也在不断扩大，尤其是在人流密集的大城市里，普通的地面公路建设早已无法满足人们的正常出行需求，需要大力建设地下空间的运输路线。 由于地铁的建设过程中需要开凿大量地下隧道，从而改变了岩体的稳定性，导致地面塌陷事故越来越多，严重威胁了人民的出行安全和城市运行秩序，所以预防道路塌陷，成为城市建设的一项重要任务。
关键词：地质雷达；公路塌陷区；勘察
中图分类号：U412 文献标识码：A
引言
地面塌陷是指地表的岩体和土体在自然或者是人为因素的影响下，从出现裂缝，进而导致陷落，形成地面塌陷坑的一种动力地质现象。在人类活动比较频繁的区域，发生地面塌陷问题，就会造成严重的地址灾害，对相应地区的居民生命以及财产形成很大的威胁。地面塌陷问题存在很强的突发性特点，因此，如何提升地面塌陷预测能力，勘察地面塌陷的影响范围以及破坏强度，对保障居民生命以及财产安全有着重要的意义。
1 地质雷达检测技术
地质雷达探测技术与其他地球物理方法的探测技术，地质雷达探测技术方法具有数据精度高、分辨能力强、检测速度快、操作简便、成像色彩丰富和成果直观可视等许多优势，是一种较理想的工程质量无损检测技术。地下出现空洞松散堆积体时都有雷达反射界面，因此理论上利用地质雷达探测空洞或不良地质现象是一个有效的方法。地质雷达是一种采用短脉冲宽带高频电磁波信号，检测地下介质分布的新方法。该方法通过天线连续拖动的方式向地下发射高频电磁波，电磁波信号在物体内部传播时遇到不同介质的界面时，就会反射、透射和折射。介质的介电常数差异越大，反射的电磁波能量也越大；反射的电磁波被与发射天线同步移动的接收天线接收后，通过雷达主机精确记录反射回的电磁波的运动特征，获得地下介质的断面扫描图像，通过对扫描图像进行处理和图像解译，达到识别地下目标物的目的。
2 关于地面塌陷问题的分析
地面塌陷通常发生的都比较突然，在塌陷的瞬间，地面会迅速地塌落形成一个塌陷坑，有着很强的突发性以及灾难性，对人民群众的生命以及财产安全造成巨大威胁。地面发生塌陷主要有两种，一种是塌陷，另一种是松散碎屑沉积层塌陷。地面发生塌陷一般都是因为受到工程活动等人为因素的影响。因此，关于地面塌陷，一般认为地质因素是导致塌陷的基础，而工程活动以及极端气象是造成地面塌陷的主要外部原因。极端气象问题很容易诱发地面塌陷，比如在强降雨期间，一般地面塌陷问题会在降雨10 d之后发生。工程活动所引发的地面塌陷问题，主要是因为工程施工中对水利管线造成一定的破坏，进而出现水的渗漏，导致路面下土体变形，冲刷形成相应的空洞，就会造成诱发塌陷事故。防止塌陷事故的发生，减少因塌陷事故所造成的危害，就需要对地面塌陷问题进行有效的预测并采取相应的措施进行防治。做好地面塌陷勘察工作，可以有效预测地面塌陷问题。在进行地面塌陷勘察时，主要以钻探资料为主，但钻探资料的获取经常会受到钻探成本、施工环境以及勘察周期等因素的影响，因此，在地面塌陷的勘察中，钻探方法并不是最好的选择。
3 地质雷达测试方法应用
3.1 方法应用
在测量过程中，由于该地区没有高精度地形图，为更好地确定岩溶地面塌陷所威胁的对象以及相应的位置，就需要对地形情况进行测量，制定相应的工作底图，以保证后续工作的顺利开展。在完成测量后，对地质灾害情况进行充分的调查，主要是对受损的房屋情况、塌陷坑情况、土地资源受损情况以及水资源受损情况进行调查。
地质雷达会通过向地下发射高频电磁脉冲，然后对相应的反射波的波形、振幅以及时间变化情况进行分析，就可以探测获得地面下相关塌陷区域的位置、结构、形态以及深度，探测效率很高，且探测结果能够直观体现出来。在实际的塌陷勘察中，地质雷达可以有效识别塌陷区，但对地面塌陷程度无法进行有效的测量。
3.2 路面厚度的精度
要验证地质雷达检测路面厚度的精度，最直观和有效的方法就是将检测的结果和钻芯取样的结果进行对比。(1)通过标定的雷达波速，计算路面厚度与实际还是存在一定的偏差，最大值为0.26cm。依据《公路路基路面现场测试规程》(JTG 3450－2019)T0913－2019的规定，路面厚度≥100mm时，测量误差允许范围为±3%H(H为路面厚度)，通过上表可以看出，高频地质雷达的精度满足规范要求。(2)因为是通过芯样标定的波速来计算其他路段的路面厚度，所以波速标定在雷达厚度工作中非常重要，波速的准确性将直接影响检测结果的准确性。(3)取芯进行标定时，对于芯样的厚度量取必须采用十字法进行检测。对于个别芯样底面不平，造成芯样厚度量取困难，则该芯样厚度只能作为参考，必须再重新取样，保证芯样底面相对平整。
3.3 雷达数据处理与解释成图
地质雷达数据处理包括预处理）和后处理分析，其目的在于压制规则和随机干扰，以尽可能高的分辨率在探地雷达图像剖面上显示反射波，突出有用的异常信息来帮助解释。从地质雷达数据处理的原理中我们可以将地质雷达的数据处理分为以下几步：（1）预处理；（2）振幅恢复；（3）去噪；（4）反褶积；（5）偏移成像；（6）复信号分析等步骤。在检测过程中由于现场条件的影响，仪器接收到的信号会受到周围环境的干扰。检测受到的干扰主要有地质雷达测线附近地面存在孤立的物体，如路灯金属杆、架空电线、注浆机械设备（如钻机、电缆、挖掘机等）；在检测过程中车流十分密集的干扰等。初始剖面由于干扰因素较强，不能精确判断出细小的管道等地下隐伏物体，因此，必须对采集到的数据资料进行分析处理之后才能对道路实际情况做出分析判断。
3.4 勘探结果分析与治理建议
经过勘察，确定相应的数据信息后，分析数据可以确定所勘察区域地质条件广泛分布泥盆系上统佘田桥组灰岩和泥灰岩等碳酸盐岩，其中发育情况普遍，覆盖层的厚度属于中等。塌陷区所在地域降水季节性变化较大，其中地下水水利联系比较密切，因此水文地质条件有着一定的复杂性，地质环境相对比较脆弱。经过地质雷达探测，异常点较多有14处，对其中9处异常点进行钻探验证，有6处结果基本吻合或是部分吻合，准确率达到66.7%。通过地质雷达探测，可以确定土洞中不密实土体或者是软土较多。可以确定造成塌陷的主要诱因是地下水动力条件的改变，次要原因是人为的抽排地下水。关于塌陷区治理建议：首先对该区域相关房屋采取监测性居住，对土洞发育周边区域的房屋要重点监测；同时，还要加强群测群防以及相关防灾宣传工作，对地下水的抽排要进行严格的控制。
结束语
形成地面塌陷灾害的原因比较复杂，单一的勘探方法对地面塌陷的规模、形态、分布以及塌陷的发展规律难以进行有效的勘察。地质雷达作为一种无损检测设备，可以大大降低取芯对路面的破坏，且有很高的检测效率和检测精度。地质雷达法分辨率能够满足测试水泥混凝土路面层厚度的要求，且测试结果与钻芯法测试结果相差不大。相比于钻芯法，地质雷达法更方便、快捷，自动化程度更高，提高了工作效率，能完成对道路全段进行不间断的测试，而且测试结果直观。
参考文献
[1] 刘永生，刘仁义，马瑞光.综合物探方法在地面塌陷场地勘查中的应用[J].岩土工程技术，2018，32（3）：155-158.
[2] 郭士礼,段建先,张建锋,等.探地雷达在城市道路塌陷隐患探测中的应用[J].地球物理学进展,2019,34（4）:1609-1613.