探地雷达在高速公路岩溶路基勘察中的运用探讨
在修建高速公路的过程中经常会遇到各种各样的地质问题，岩溶问题就是其中一个比较常见的问题，为了能够对岩溶的危害进行有效的防范，就需要对岩溶的位置和深度进行探测，而在探测过程中利用探地雷达可以提高探测工作的效率和精准度，从而加快高速公路的建设并使其避免受到岩溶问题的危害，提高高速公路的质量。
标签：探地雷达；岩溶路基；勘察
我国国土总面积的三分之一都属于岩溶地区，岩溶地区不仅面积大而且在我国分布的还非常广泛。水在侵蚀碳酸盐之后经常会有溶洞和裂缝形成，而这些溶洞和裂缝在外部因素的影响下会进一步演变各种地质问题，如岩溶塌陷、隧道涌水和矿坑突水等。GPR就是指探地雷达，或者叫做地质雷达。它的工作原理是将高频电磁波束发射到探测目标体下方，之后地下介质界面会产生反射波，接收到反射波以后进行相关的分析就能够了解地下介质的分布情况。地下不同的介質其电磁性质也不尽相同，这也是分析反射波的主要依据。这种技术有两个比较明显的特点，即高精度和高效。如果路基的下方没有出现异常情况，雷达就会显示连续且比较稳定的波场能量和同相轴；如果路基的下方有异常情况，例如裂缝。破碎以及溶洞等等。如果是溶洞或者裂缝，那么其中无论是否有填充物进行填充，它的介电常数相比于完整的围岩会有比较明显的差别，并且异常界面的反射波会非常的强烈，因此对反射波的一些特征如频率、形态以及同相轴等进行充分的分析就能够对地下的异常情况进行了解[1]。
一、工区地质和地球物理情况
（一）工区地质
本文工区中的岩体节理为裂隙发育，节理一共有两组，其间距为两百到四百米，并且没有任何填充物。节理发育比较平滑的是中风化层内部，大多呈现出来的是一种闭合状；而节理裂隙比较多的是强风化层，这里面大多呈现出一种张开状，有碎石和粘土填充其局部，但是没有出现胶结，并且节理额裂隙将岩体切割成了块状。
（二）地球物理条件
在测量工区野外岩体的主要物理量后，可以得到以下结果：没有填充物填充裂缝和溶洞时，空气的介电常数与岩基的介电常数存在差异，因此会反射电磁波，其反射率大概为百分之四十八；如果有泥土填充到了裂缝或者溶洞中，因为不同的含水量会对泥土的介电常数产生很大的影响，而本工区所在地区的降水较多，所以泥土中有比较高的含水量，这样电磁波的反射率大多在百分之三十往上。因此，如果出现了强反射界面，那么就说明地下出现了异常，这些物理条件对反射电磁波特征的研究有所帮助，从而能够更加便捷的对溶洞中的信息进行获取。
二、探地雷达法基本原理
探地雷达实际上是一种地球物理勘探仪器，它主要是用来探测地下的介质分布，高频脉冲电磁波是其进行探测的主要手段。处理系统、接收天线、信号接收系统和发射天线是探地雷达的主要组成部分。接收天线能够把高频电磁波发射到目标物体的下方，如果目标体中有两种或者两种以上不同的介质，那么电磁波到达两种介质之间就会发生反射和透射，这主要是因为不同的介质具有不同的介电常数，还有一点就是反射定律和透射定律适用于透射波、反射波和入射波。两侧介质因为具有不同的介电常数从而使电磁波在介质界面发生反射，并且反射的信号越强烈就说明两种介质的差异越大，相反如果反射的信号比较弱，那就说明两种介质的差异比较小。接收天线在接收到电磁波的反射信号后会立即传送到主机，主机对反射信号进行放大并做简单的处理，之后计算机会将经过简单处理的信号储存起来作为最初的原始数据。之后会在室内用滤波等方法来处理计算机中的原始数据，这样雷达时间解剖图就能够制作出来了，然后再用波速对其进行校正，最终就可以得到深度剖面图。最后分析深度剖面图中的波形特征，找出其中的缺陷和目标物的类型[2]。
三、数据采集与分析
（一）数据采集
采集数据的过程中一定要注意保证其质量，这样才能够更好的开展后续的工作。在采集过程中可以根据业主的要求和现场的实际情况选用合理的屏蔽天线，但是一定保证其数据和效果，在本文的研究中使用的是时间触发方式，采集的频率是100KH2，测量时窗为160ns，采样点数是1024。开始进行采样后设备的前进速度一定要均匀，打标的间隔为五米，采集坐标使用gps-rtk，这样一方面能够准确的定位异常位置，另一方面能够收集到很多的数据，这能够为以后的分析工作提供便利。全宽大概为三十米的路面，测线一共十一条，间隔为两到三米。用LD1-LD1’至LD11-LD11’来进行命名。
（二）数据处理
处理雷达数据的步骤是：一，将仪器内部初至延迟的不稳定去除或者将地面与天线耦合不一致去除；二，剖面的起始时间要进行合理的设置；三，放大深部信息，均衡浅部和深部信息的能量，并将较弱信号的显示进行适当的加强；四，如果剖面有背景噪声及时的去除；五，充分的分析频谱，对干扰信号进行有效的压制；六，处理数据使之更加平滑，从而使图像的质量得到有效的提高；七，进行希尔伯特变换，瞬时振幅、频率以及相位都能够在变换后获得，之后再对其异常进行分析[3]。
四、结论
一，当遇到溶洞时，探地雷达的反应非常的强烈，岩基的介电常数与空洞的
介电常数以及溶洞填充物的介电常数都存在很大的差异，这样当探地雷达扫描到溶洞时就会出现非常强的放射界面。但是还存在一个问题就是电磁波的反射可能会出现很多次，因此还需要进一步研究探测溶底界面的方法。
二，雷达会受到岩体破碎和裂隙发育的影响，从而使同相轴出现不连续和散乱的现象，强反射能量的情况也经常发生，这些现象在评价岩体的过程中能够提供很大的帮助。
结束语：
综上所述，本文从工区地质和地球物理情况、探地雷达法基本原理以及数据采集与分析这三个方面对探地雷达在高速公路岩溶路基勘察中的运用进行了深入的研究和分析，希望能够为以后的研究工作提供一定的参考。
参考文献：
[1]周平，胡丽琴.探地雷达在公路路基岩溶探测中的应用研究[J].科技创新导报，2015（17）：72-73.
[2]高拴会，毋光荣，裴少英.探地雷达在岩溶探测中的应用[J].勘察科学技术，2015（2）：59-61.
[3]李明智，胡成江，龙斌.探地雷达在高速公路岩溶路基勘察中的应用分析[J].四川水泥，2017（6）：46-47.
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