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地质雷达_地质雷达应用

作者:点击:99 发布时间:2023-04-13

地质雷达应用:断层破碎带、裂纹带、富水带、岩洞等

       在工程勘察中,常见的不 良地质现象包括断层破碎带、裂纹带、富水带、岩洞、岩变带等。以下是对上述典型地质现象与地质雷达特征图像的对应关系的分析,采用了来自不同工区的地质雷达波形图。

2.1完整岩体

       完整岩体一般介质相对均匀,电力差异小,没有明显的反射界面。雷达图像和波形特征通常表现为:能 量组分布均匀或局部强反射光亮条纹;电磁波能 量衰减缓慢,探测距离远,规律性强;一般形成波形均匀、无杂乱反射、自动增益梯度相对较小的低幅反射波组。这类岩体的探测和解释精度通常较高。

2.2破碎带和裂纹带

       断层是一种破坏性地质结构,通常发育为破碎岩体、泥浆或地下水等。介质不均匀,电性差异大,断层两侧的岩体往往有节理和褶皱发育,介质均匀性差。裂纹带通常存在于断层影响带、岩脉和弱夹层中,裂纹中有各种不均匀的填充物,介电差异很大。一般来说,它们都有明显的反射界面,这为地质雷达创造了良好的应用条件。在断层或裂纹带中,其地质雷达图像与波形特征相似,通常表现为断层和裂纹界面的强烈反射和破碎,反射频率增加和杂幅度增加。

尽管两者的雷达特征图像相似,但通过对比分析可以大致区分出来:

a.与裂隙带宽相比,断层破碎带的影响范围通常较宽,在地质雷达图像上有较宽的异常反应。反之,在雷达图像中,裂隙带异常通常表现为相对较窄的条带。

b.断裂带的波幅变化范围通常大于裂隙带,而裂隙带的振幅通常较高。

c.在相对干燥的情况下,断层破碎带在地质雷达图像中的相轴连续性不如裂纹带。它的相轴断裂更明显,波形更凌乱,而裂纹带在地质雷达图像中的相轴连续性反映了裂纹表面是否平直连续。

d.在检测过程中,可以参考当地的地质背景数据和钻孔数据,大致判断可能遇到的地质现象,为图像解释中区分和识别这两种地质现象提供依据。

2.3富水带

       地下水常存在于断层带、裂纹密集带和岩溶发育带中,含水量和储水条件主要受结构控制。在常见物质中,水的相对介电常数为80,与基岩介质相比电性差异明显。富水带地质雷达图像和波形特征一般表现为:地质雷达波在含水层表面产生强振幅反射;当电磁波穿透含水层时,会产生一定规律的多次强反射,在富水带中产生绕射和散射现象,掩盖对富水带内部和更深范围岩体的检测;电磁波的频率从高频到低频都可以急剧变化,脉冲轴周期明显。

2.4岩溶洞穴

        洞穴一般出现在灰岩地层中,可能是空的、水的或填充的其他物质。其地质雷达图像和波形特征通常表现为:洞穴在地质雷达图像中的形态特征主要取决于洞穴的形状、大小和填充物的性质,一般表现为由多个双曲线强反射波组成;洞穴侧壁一般为高、低频、等间距的反射波组,尤其是没有填充物或充满水的时候,反射波更强,而洞穴底部的界面反射不明显。只有当洞穴底部充满水或粘土、沙子和砾石时,底部的反射波才会比周围的反射波更细。

       电磁波;当有填充物时,电磁波的能 量迅速下降,高频部分被吸收,大部分反射为低频波,自动增益梯度较大。其典型地质雷达图像。岩洞地质雷达图像特征明显,相对很容易判断,一般可以根据当地岩体类型、水文地质数据和前期岩溶地质调查数据做出准确的解释。简要总结了上述典型地质现象与地质雷达图像和波形特征的对应关系。

       用这种地质雷达特征图像与典型地质现象的对应关系来解释不同地区的工程勘察,结合钻探和其他物理勘探数据,是相当准确的。当前期地质、水文、钻探数据不完善时,借助这种地质雷达图像识别经验和其他物理勘探方法,可以大限度地减少多解性,提高解释的准确性。

特征的主要判断:

密度:衬砌信号幅度较弱,波形均匀,甚至无 界面反射信号;

不密:衬砌界面反射信号强,信号为强反射信号,同相轴不连续,错断,一般区域分布;

空洞:衬砌界面 具有较强的反射信号和典型的孤立体相位特征,通常是规则或不规则的双曲线波形特征。三振相明显,下部仍有较强的反射界面信号,两组信号时间差较大;

脱空:衬砌界面反射信号强,呈带状长条或三角形分布,三振相明显,通常有多个反射信号;

钢网:小月牙形有规律的连续强反射信号,月牙波幅较窄;

钢拱架:单个月牙形强反射信号,月牙波幅较宽;

钢格:两个连续的双曲线强反射信号。


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