四川省煤田地质局 中成煤田物探工程院有限公司 四川成都 610072
摘要：地质雷达作为一种重要的无损检测设备，因其操作简便、分辨率高、成本低、快速、无损等特点在隧道施工中被广泛采用。本文对地质雷达的基本原理进行了叙述，详细论述了地质雷达在人工挖孔桩桩底持力层检验检测的成功应用，为施工过程中的质量控制提供技术支持。
关键词：地质雷达；桩底持力层；检验
0 引言
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）10.2.13条要求对人工挖孔桩终孔时，应进行桩端持力层检验。单柱单桩的大直径嵌岩桩，应视岩性检验桩底3倍桩身直径或5m深度范围内有无土洞、溶洞、破碎带或软弱夹层等不良地质条件。
1 检验方法的探讨
应用超前钻对持力层进行检验，可直观的判定持力层的岩土形状，但不足之处是一孔之见，存在片面性，且检测费用大，效率低。
应用探地雷达可以对持力层进行检验，探地雷达工作方法探测范围大，包括整个桩端持力层范围内地质情况，检测费用合理，效率高。
两种检验方法的详细对比见表1（桩径1米为例）
通过对两种检验方法进行对比，满足规范的要求的前提下，探地雷达检测具有费用合理，效率高等优点。下面结合工程实例对地质雷达法进行探讨。
2 探地雷达检测的原理
探地雷达（Ground Penetrating Radar，简称GPR）是一种用于确定地下介质分布的广谱（1MHz-1GHz）电磁技术。探地雷达利用一个天线发射高频宽频带电磁波，另一个天线接收来自地下介质界面的反射波。电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性质及几何形态而变化。因此，根据接收到波的旅行时间（亦称双程走时）、幅度和波形资料，可推断介质的结构。
探地雷达工作时，在雷达主机控制下，脉冲源产生周期性的毫微秒信号，并直接馈给发射天线，经由发射天线耦合到地下的信号，在传播路径上遇到非均匀体（面）时，产生反射信号。位于地面上的接收天线在接收到地下回波后，直接传输到接收机，信号在接收机经过整形和放大等处理后，经电缆传输到雷达主机，经处理后，传输到微机。在微机中对信号依照幅度大小进行编码，并以伪彩色电平图/灰色电平图或波形堆积图的方式显示出来，经事后处理，可用来判断地下目标的深度、大小和方位等特性参数（图1和图2）。
图1电磁波反射路径
图2探地雷达探测剖面
3 目标雷达图像的特点
三种典型目标：空洞类似于球状或柱状目标、偏平目标和不同介质界面的层状面，如河流的冰-水-河床界面。对于球状目标，当天线从其正上方移动过去时，由于其雷达回波的走时从大变小再变大的过程，因此，在雷达图像上呈现出“双曲线”特征，其顶点对应的深度才是目标埋深。对于层状的面界面，雷达回波随着界面的起伏而起伏。对于偏平目标，则在其边沿与柱状目标回波相近，在正上方与层状目标相近，见图3。
4 典型实例分析
4.1工程概况
某小学教学楼，采用人工挖孔灌注桩基础，设计桩径900mm，桩端持力层为石灰岩，详细勘察显示，岩石较破碎，岩溶发育。人工挖孔桩开挖结束后进行探地雷达探测。
4.2测线布置
测线布置采用环形布置一条，横向布置一条，纵向布置一条的原则，全方位的对桩底持力层的范围进行扫描，见右图4。
图5桩2D
具有空洞信号的反应特征，形成多次的强反射，经过继续开挖验证，与检验结果相符。
图7桩3B
信号反应很小，介质较均匀。
5结论
通过对某小学教学楼持力层检验，经过继续深挖验证，跟地质雷达探测结果相符，由此可以证明，应用探地雷达对持力层进行检验是有效的，另外探地雷达工作方法探测范围大，包括整个桩端持力层范围内地质情况，检测费用合理，效率高。
参考文献
[1]袁明德.探地雷达检测中如何计算速度[J].物探与化探，2003，27（3）
[2]张志勇，李曼.探地雷达空气回波特点及识别方法[J].物探化探计算技术，2009，31（5）.
[3]邓世坤.探地雷达野外工作参数选择的基本原则[J].工程地球物理学报.2005，2（5）.
[4]杨威，肖宏跃，雷宛.地质雷达特征图像与典型地质现象的对应关系[J].煤田地质与勘探.2008，36（4）.
论文作者:吴治涛,宋玉强
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/20
标签：地质论文; 回波论文; 目标论文; 介质论文; 天线论文; 信号论文; 层状论文; 《建筑学研究前沿》2018年第22期论文;