摘要：本文也会根据地质雷达的工作原理，结合实际工程应用案例，对其在水毁复建堤防隐患探测中的应用要点和应用优势进行着重的分析，以便为地质雷达技术在水利工程建设中的进一步推广和应用提供可靠的参考依据。
关键词：地质雷达；水毁复建堤防隐患；探测应用
目前，在我国水利工程中，水毁复建堤防隐患问题是相关施工单位必须引以为重，急需解决的问题之一。而要想确保最终的问题解决效果，前提条件就是要积极利用地质雷达技术来对水毁复建堤坝隐患进行快速准确的探测，以便可以及时的查明隐患原因，并采取有效措施进行全面解决，从而更好的提高水利工程的建设质量，使其达到预期施工目的。
1.地质雷达的工作原理与应用要求
1.1工作原理
地质雷达是一种新型的探测地下介质分布规律的地球物理探测方法，主要是由发射天线、接收天线以及数据存储控制系统所组成。在实际运用过程中，电磁波的频率要尽量保持在106 -109Hz之间，且要以宽频带脉冲方式通过发射天线发射到目标物体上，这样才能对目标物体情况进行全面的检测，进而做到及时发现、及时处理。另外，由于不同介质的电性差异不尽相同，所以电磁波在反射回地面后就会被地面接收天线所接收，并通过雷达主机来对所接收的信号频率、振幅等信息进行着重的分析，以便可以通过图像解译，来准确的获得地下介质或目标体信息。
1.2应用要求
首先，在对地质雷达进行应用之前，相关工作人员必须对所要探测的区域范围进行充分的明确，并对该区域进行；其次，在探测水毁复建堤防隐患时，要尽量按照整体测量与局部重点测量相结合的方式来进行。并沿着堤防轴线，分别在堤顶、迎水坡坡脚、背水坡坡脚等位置布设纵向测线，以便工作人员可以更好的了解探测堤段的整体情况。此外，还要沿着堤防轴线，布置一条与之相垂直的横向测线，这样才能准确的确定出隐患位置，从而采取针对性的解决方案加以全面处理；最后，要确保地质雷达解译的有效性和正确性，不仅要重视雷达图像波形的相似与相异性信息的科学采集，而且还要确保同一层介质的反射波在振幅、频率、波形等方面都具有相同特征。但若是探测区域中含有洞穴、空隙、水等物质时，同一层介质的反射波就会发生较大的变化，出现一些反射波加强、同相轴错断、多次反射波等现象。这时，工作人员只要依据雷达图像上所呈现的反射波特征，并结合地质、钻孔等相关资料，就能准确的对探测结果进行解译。
2.工程应用实例
某洪水溃口后的复建段堤防探测工程为南北走向设计，其中，水毁复建段长度约为160m、堤顶宽度为7m、高度约为5m。在对该水毁复建段进行抢险封堵时，底层施工技术会采用毛石挤淤法来进行，并在其上回填风化材料。而水毁复建段堤防上层要铺设水泥路面，并采用砂性土进行加高，尽量培厚出2-2.5m之间的边坡高度。整体堤身土料为风化碎石、中粗砂所组成，但是局部土料为黏土，这在一定程度上就会增加隐患探测难度。对于该洪水溃口后的复建段堤防进行探测，其最终目的是为了查明该段堤防是否存在明显的裂隙、空洞、富水区等隐患问题，并对可能存在的问题进行综合分析和评价，制定出相应的控制措施。
2.1探测仪器
在该探测工程中，所采用的地质雷达设备为瑞典生产的RAMAC/GPR地质雷达系统，该仪器主要是由主控单元、电子单元、天线、计算机等元件所构成，具有很强的指数信号增益控制功能。另外，该探测工程中所用的地质雷达设备还配置了100MHz的天线，其发射频率为60kHz、采样率为1036szmp/scan，并在完成数据采集后，采用RADAN15的处理软件对数据进行一体化编辑处理，以便通过剪切、转向、滤波等工序来获得清晰完整的地质雷达探测剖面图。
2.2参数设置
该探测工程所采用的地质雷达设备的中心频率设置为100MHz天线，时间窗口为310ns、采样频率为35scans/sec，并进行9次叠加。另外，探测段的发射接收天线间距为1m、点距为1m；普查段发射接收天线间距为2m、点距为2m。
2.3数据处理方法
在该探测工程中，所用的雷达数据处理方法主要包括：数字滤波法、反滤波法、偏移绕射处理法和增强处理法等。其中，数字滤波法是指利用电磁波的频谱特征来阻挡各种干扰波的出现，如：直达波和多次反射波等；而反滤波法则是将地下介质作为反射界面，然后再通过反射波特征来对各反射界面的反射系数精准的计算出来；偏移绕射处理法则是将地质雷达记录中的各反射点偏移到探测位置上，进而清晰的反映出地下介质的分布情况；增强处理法则是利用有效信号的增强，来反映地下介质的分布情况。
3.地质雷达图像的解释及相关结论
图一
3.1图一为该探测工程水毁复建段堤防堤顶纵向测线实测图像。从图中可以得知，横坐标代表沿堤防轴线水平距离，纵坐标代表地面以下深度。此图中的地质雷达探测范围为220 m、最大探测深度为10 -12 m。由该图像可以得知，由于水毁复建段堤顶混凝土与其下土质堤防材料介质之间存在一定的差异，所以两者之间的分界面十分明显，另外，混凝土覆盖厚度为0.5 m左右，其下部土质也是比较均匀、并同向轴连续，因此，可以判断该段堤防堤身浅层部分土层介质无任何明显的隐患问题。
图二
3.2图二为该探测工程水毁复建段堤防距堤顶坡面距离8m的迎水坡上部实测图像，从图中可以得知，在地质雷达探测深度为1 -1.5 m之间时，有明显的两层电性界面，可以判断这些层面是由于堤防加高培厚在施工过程中受到外界碾压作用所致。但是这两层电性界面与相轴之间却有着很好的连续性，且界面的反射波形态基本一致，未出现异常情况，因此，可以判断堤防加高培厚层的碾压密实度符合相应的设计标准。此外，在地质雷达探测深度1.5 -4 m之间还存有一道圆弧形状波形，由于该波形与同向轴之间未形成连续性，因此，可以判断该部分区域土体的密实度要低于原有的设计标准，但波形并未出现较大的错乱、衰减等异常情况，所以，该部分区域土体的密实度不会对水毁复建段堤防施工造成任何影响。
3.3图三为该探测工程水毁复建段堤防距堤顶坡面距离20 m的迎水坡下部实测图像。从图中可以得知，当地质雷达探测深度为1.5 - 4.0 m之间时，存有同向轴错断现象，且该处反射波出现收窄、衰减、杂乱无序等形态，由此可以判断该处地质的均匀性和密实度较低，容易在施工过程中出现局部裂隙或空洞等现象，并且在雨季，还容易产生富水裂隙区域。另外，该图像上还存有较明显的电层界面差异这种情况表明该处为水毁复建段堤防薄弱部位，存在一定的渗漏风险。
从上述探测工程水毁复建段堤防地质雷达探测图像来看，该段堤防的整体状态基本良好，无任何明显的安全隐患存在。但在局部区域，却存有明显的电层差异界面和异常的反射波形，这说明该段堤防少数区域存在空洞、裂隙、水富集区等问题，究其原因，主要是因为该区域自然地质条件或抢险封堵工艺或材料运用不合理所致，因此，必须采取有效措施加以全面的控制和解决。
图三
结束语
在当下水利工程水毁复建施工过程中，堤防隐患探测工作极为重要，在实际运行时，相关工作人员必须积极采用地质雷达探测技术，掌握其具体应用要求和工作原理，并能够结合所呈现的雷达图像，做出科学合理的解释，这样才能做到及时发现问题、及时解决问题，从而第一时间恢复堤防隐患部位，使其整体施工设计质量达到相应的规范要求。
参考文献：
[1]李大心.江河堤防隐患的地质雷达调查[J].中国地质灾害与防治学报，2018，01：21-22.
[2]王传雷.堤防隐患及其勘察[J].地质装备，2018，04：13-14.
论文作者:刘鑫
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/22
标签：堤防论文; 地质论文; 隐患论文; 反射论文; 介质论文; 波形论文; 天线论文; 《基层建设》2019年第13期论文;