1 概述

深圳市某水库建于1991年，随着水库功能的转变及对水库安全运行越来越重视，水库2014年对大坝进行了除险加固，运行状况良好，未出现较大险情。现场检查，大坝上游混凝土护坡平整度稍差，存在多处网裂，中部及右侧护面拼接处存在鼓包现象。现实中坝体裂缝未能及时发现和处理，导致堤坝发生重大事故的情况很多，因此加强大坝的日常检查和养护，及时发现、处理大坝裂缝，是一项非常重要的工作^[1]。为了查明病险水库大坝上游混凝土护坡地下隐患的部位、范围和类型，本次探测决定采用地质雷达法，对大坝上游混凝土护坡进行全方位探测，以便更好的指导工程施工处理。

2 测区地球物理特征

地质雷达（也叫探地雷达）技术是以检测对象中介质的介电常数差异为物性前提，通过观测与研究反射的电磁波信号规律来解决工程地质问题。地质雷达信号遇到不同岩土层分界面、空洞、土洞、路基脱空会产生较明显的反射，并且不同的岩土层中的不密实程度含水程度不同，对雷达信号的吸收和滤波作用也不同，电磁波的传播速度会产生较为明显的差别，通过判别地质雷达不同反射波的波组波形、能量、频率、相位变化，地质雷达反射波的传播速度差异，对测区地下岩土层存在的空洞、土洞、疏松区域等的地质问题进行分析。因此，本场地具有较好的地球物理前提条件，可以利用地质雷达技术开展工作。

3 工作原理与测试方法

3.1 工作原理

地质雷达是一种宽带高频电磁波信号勘探介质分布的非破坏性的勘探方法，它通过天线连续拖动的方式获得断面的扫描图像。雷达利用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，再通过数据的技术处理，形成断面的扫描图，通过对图像的判读，判断出地下目标物的实际情况。

地质雷达天线向物体内部发射电磁波，由于物体内部的物理特性差异，使电磁波在不同介质的界面处发生反射，并由雷达的接收天线接收，根据发射电磁波至反射波返回的时间差和物体中电磁波的速度来确定反射体距表面的距离，从而分析出介质内部的目标体的位置、深度等。

3.2 测线布置

本次工作使用瑞典玛拉公司Easy Locator Pro WideRange HDR双实时采样&高动态宽频带屏蔽天线组合双频地质雷达设备，属于第四代雷达技术，几乎涵盖了80-950MHZ之间的所有频率信号。天线主频为160MHz & 670MHz。其中160MHz天线探测深度可达15~30米（围岩情况而定），670MHz探测深度2~3米。

根据现场地形情况，将大坝上游混凝土护坡划分为3个区块，以大坝西北侧处一垂直大坝轴线的白色PVC管和输水涵管启闭室及梯步为界，从西往东分别划分为A区、B区和C区，详见图1。在A区平行大坝轴线布置A1-A9，测线方向从北西至南东，共计9条地质雷达测线；在B区平行大坝轴线布置B1-B9，测线方向从北西至南东，共计9条地质雷达测线；在C区平行大坝轴线布置C1-C21，测线方向从北西至南东，共计21条地质雷达测线。水库大坝上游混凝土护坡总计布置地质雷达测线39条。

3.3 数据处理及成果分析

采用Reflexw地质雷达数据处理和解释软件，对数据进行处理。基本流程为：

导入数据→增删道（长度校准）→去直流漂移→调零值→增益→背景去除→带通滤波→滑动平均→深度截止→反转测线方向（可选）→生成雷达成果图像→成果图分析。

将本次地质雷达探测的异常性质分为三类：一般土体松散、严重土体松散和空洞，地质雷达解释异常分布情况及解释结果详见图1。

目前在地质雷达测线探测位置和覆盖深度范围内，通过对地质雷达成果图分析，在A区推测一般土体松散区域2处；在B区推测一般土体松散区域3处，推测空洞区域1处；在C区推测一般土体松散区域13处，推测严重土体松散区域6处，推测空洞区域15处。共计推测一般土体       图1  地质雷达测线位置和推测异常区  

松散区域18处，推测严重土体松散区域                   平面位置示意图

6处，推测空洞区域16处。对异常体的水平位置和顶界面埋深宜进行定量计算，对于异常体底界面宜进行半定量估算，异常深度范围约0.15-3.45m范围，总计推测异常范围面积约239.81m²，异常体积约381.52m³。

4 结论

由以上的资料分析可以看出，大坝上游混凝土护坡裂隙较发育，但深度有限，一般在0～3.5m之间，未对坝体深部产生影响，推断为混凝土护坡局部疏松变形引起。本次发现的异常区域主要集中于C区东南侧位置、C区西北侧位置和A区中段位置。C区东南侧位置存在较为密集的严重土体松散区域和空洞区域，C区西北侧位置和A区中段位置有规模较大的一般土体松散区域。通过对地质雷达成果图分析，对异常体的水平位置和顶界面埋深宜进行定量计算，对于异常体底界面宜进行半定量估算，从而方便对大坝混凝土护坡进行局部加固处理，防止裂缝继续扩大。通过该实例可看出地质雷达在大坝混凝土护坡地下隐患探测中效果较好，分辨率高，便于操作，对于大坝的安全性检测和施工有很好的指导作用。

参考文献

[1]曹恒亮,杨 潇,陆晓春.地质雷达在堤坝隐患(裂缝)探测中的应用[J].水利建设与管理,2017(3):74-77.

[2]邓居智,方根显.地质雷达在公路路面检测中的应用[J].华东地质学院学报,1999(1):40-44.

[3]张超.地质雷达技术在坝体裂缝探测中的应用[J].山西水利科技,2018(1):25-31

作者简介：王燕平（1990—），男，江西抚州人，工程师，毕业于东华理工大学，勘查技术与工程专业，主要从事铀矿勘查、工程物探等方面的工作。

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