地質(zhì)災(zāi)害是一種自然現(xiàn)象，雖然帶給我們很多災(zāi)難，但是也是無從避免的，只能通過預(yù)測來盡早做避免損失和人身傷害的準(zhǔn)備。地質(zhì)災(zāi)害類論文發(fā)表期刊推薦《四川地震》，《四川地震》是四川省地震局、四川省地震學(xué)會(huì)主辦的綜合性地震學(xué)術(shù)刊物,面向國內(nèi)外公開發(fā)行。主要刊載地震監(jiān)測預(yù)報(bào)、地震學(xué)、地球化學(xué)、地震地質(zhì)、工程地震、地震社會(huì)學(xué)、歷史地震和古地震等方面的研究成果、綜述性文章、問題討論等。
　　摘要:詳細(xì)介紹了樂化水庫庫壩過水箱涵的雷達(dá)探測過程與成果,說明了雷達(dá)探測在堤壩災(zāi)害防治系統(tǒng)工程中的可能性與有效性。

　　關(guān)鍵詞:雷達(dá)探測,堤壩,災(zāi)害治理,效果

　　1概況

　　樂化水庫位于南昌市新建縣內(nèi)。庫區(qū)為低山丘陵環(huán)抱,控制流域面積8·4km2。該大壩壩體所處地基為前震旦系雙橋山群雜色條帶絹云千枚板巖與粉砂質(zhì)板巖,間雜喜山期輝長輝綠巖;南段壩肩及庫區(qū)周圍分布有大量的輝長輝綠巖孤石。壩體為重力式土壩,由就地取土,人工填筑而成,主要填料為第四系粉砂質(zhì)粘土與殘坡積物。由20世紀(jì)50年代修筑的壩基經(jīng)多期次加高培寬而成現(xiàn)狀(圖1)。

　　50年代修造的泄水涵管因滲漏而廢棄,70年代對泄水涵管進(jìn)行改造,就在原涵管的南側(cè)以開挖方式重新建造了一個(gè)磚混結(jié)構(gòu)的箱涵,箱涵截面為60×60cm2,頂板有鋼筋�，F(xiàn)因水庫壩體嚴(yán)重滲漏,需進(jìn)行注漿處理,如在注漿處理過程中不慎破壞箱涵,將會(huì)給庫壩帶來災(zāi)難性后果。該箱涵在堤面水平投影位置,現(xiàn)已無可靠資料。因此必須查明該泄水箱涵深度及其在壩面的平面投影位置,為正在進(jìn)行的該水庫壩體除險(xiǎn)加固工程提供切實(shí)可靠的基礎(chǔ)資料。在綜合考慮壩體與地質(zhì)環(huán)境、時(shí)間與效果等因素后,選用地質(zhì)雷達(dá)對70年代末期經(jīng)開挖壩體改建而成且目前正在使用的泄水涵管進(jìn)行探測。

　　2方法可行性分析

　　地質(zhì)雷達(dá)是應(yīng)用脈沖電磁波來探測隱蔽介質(zhì)分布和目標(biāo)物。當(dāng)發(fā)射天線向被測物體發(fā)射高頻寬頻帶短脈沖電磁波時(shí),遇到不同介電特性的介質(zhì)就會(huì)有部分電磁波能量被返回,反射波的路徑-波形將隨所通過的介質(zhì)的電性質(zhì)及幾何形態(tài)而變化,根據(jù)反射波的旅行時(shí)間(亦即雙程走時(shí))、幅度、頻率與波形變化資料,可以判讀目標(biāo)物的深度和位置。

　　當(dāng)?shù)虊螢榫�質(zhì)土?xí)r,其內(nèi)部無明顯反射界面,雷達(dá)波向下輻射,就不再返回,記錄上只能看到直達(dá)波,其后就不會(huì)存在界面反射波。當(dāng)其內(nèi)部存在非勻質(zhì)體,如需查明的涵管或其它地質(zhì)體如不均勻土體、弧石等,只要其具一定的規(guī)模并可形成一定能量的反射波,都將在記錄上呈現(xiàn)異常。相對來說,箱涵對比一般不均勻地質(zhì)體其外表面更加平整,且其頂板內(nèi)有鋼筋,將會(huì)形成較強(qiáng)的雷達(dá)反射波,具備了區(qū)別其它地質(zhì)體的前提條件。

　　3方法技術(shù)與現(xiàn)場工作布置

　　3·1方法技術(shù)

　　采用美國生產(chǎn)的SIR-2型地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行探測。

　　(1)天線頻率與移動(dòng)方式:根據(jù)工作目標(biāo)物的探測深度及有關(guān)地質(zhì)情況,在蓋層較淺段選用100MHz加強(qiáng)型天線以連續(xù)掃描方式工作,在蓋層較深面則選用80MHz~20MHz低頻天線組工作。點(diǎn)距50cm;線距依據(jù)場地條件及實(shí)測工作情況而定。

　　(2)增益設(shè)置:增益設(shè)置的原則是非目標(biāo)體有一定強(qiáng)度的信號(hào),目標(biāo)體有足夠強(qiáng)度信號(hào)。正式采集之前,先在測線上不同測幾個(gè)點(diǎn),以對整條測線的增益水平有一個(gè)大致的了解,采用人工分時(shí)段設(shè)置增益來保證目標(biāo)體具較強(qiáng)信號(hào)且不致溢出。

　　(3)記錄長度(時(shí)窗):一般根據(jù)目標(biāo)體的大致深度與電磁波在土質(zhì)介質(zhì)中的經(jīng)驗(yàn)速度所計(jì)算反射波的雙程旅行時(shí)間的1·3~1·5倍來作為記錄時(shí)窗長度,以保證目標(biāo)體異常完整。

　　(4)在已知廢棄老涵管的上方進(jìn)行測量,根據(jù)老涵管的已知深度求出該壩體土質(zhì)電磁波的平均速度為0·082m/ns,并以此速度作為該工區(qū)的電磁波在蓋層中的傳播速度來計(jì)算的目標(biāo)體深度誤差較小。

　　3·2工作布置

　　實(shí)測剖面測線8條,其中4、6線為重復(fù)測量剖面,探測剖面總長度545m。水壩迎水坡因有護(hù)坡塊石,造成天線發(fā)射阻抗不配匹,加之有棧橋干擾,因此只布置了一條測線,測線主要布置在背水坡與壩面,詳細(xì)情況參見圖1。

　　4資料成果

　　圖2為2線100MHz加強(qiáng)型天線以連續(xù)掃描方式所測雷達(dá)圖像,人工分5時(shí)段設(shè)置增益,記錄長度280ns,該記錄清晰反映了箱涵的頂部位置。在“0”m標(biāo)線上的第一組波為直達(dá)波;2·5m左右有一組幅值相對較大的波組,推斷為不同填料界面反射波;在深度約4·8m附近,有一弧形異常波組存在,為涵管頂面反射波。另在1、3線均有相似異常出現(xiàn)。因此根據(jù)該目標(biāo)弧形波組頂部在測線上出現(xiàn)的樁號(hào)位置可較準(zhǔn)確地確定箱涵在地表的投影位置與埋藏深度,據(jù)此在實(shí)地采用木樁標(biāo)志。

　　圖3為壩面采用40MHz非屏蔽低頻天線所測圖像。因箱涵較深,為保證電磁波反射信號(hào)強(qiáng)度,只能采用點(diǎn)測,點(diǎn)距50cm,測量所選參數(shù):每測點(diǎn)垂向疊加256次以消除偶然干擾,時(shí)窗400ns,樣點(diǎn)數(shù)512個(gè)/sc,7時(shí)段人工選擇增益。該記錄總體來說,波形平穩(wěn),在圖像中部約有2~3m范圍波形異常區(qū),推斷為后期改建新涵管開挖壩體所致,不同時(shí)期所填筑的材料不完全一樣,自然壓密的時(shí)間也不一樣,后期開挖的斷面填料相對原壩體填料較雜、均勻性稍差、密實(shí)度也稍低,會(huì)形成開挖斷面與兩側(cè)雷達(dá)波形異常。縱向來看,大約在11m,雷達(dá)波異�；�本消失,認(rèn)為涵管頂面深度在10·5~11m。據(jù)此,實(shí)地用木樁標(biāo)志涵管在壩面的水平投影位置。

　　根據(jù)雷達(dá)測線測量資料,結(jié)合樂化水庫管理站提供的涵管施工記錄綜合分析,認(rèn)為后期改建的泄水涵管布設(shè)如圖1所示,總長度為76m,在壩體背水坡一側(cè)。新涵管自閘門向南西方向布設(shè),長約12m,而后轉(zhuǎn)為南西西方向,近似與老涵管平行布設(shè),在戧道下方,距老涵管約10·5m,壩頂面距19號(hào)孔約11·9m,距11號(hào)孔約0·85m。迎水坡因塊石護(hù)坡,造成天線耦合效果較差,加之棧橋干擾,探測資料質(zhì)量相對背水坡一側(cè)較差,根據(jù)當(dāng)時(shí)施工記錄結(jié)合已測資料分析,庫區(qū)一側(cè)(迎水坡)新涵管轉(zhuǎn)折處距老涵管約14·5m。

　　5結(jié)論

　　(1)查清了目前正在使用的泄水箱涵的空間位置,為該庫壩的除險(xiǎn)加固工程提供了可靠的基礎(chǔ)資料,保障了工程的順利進(jìn)行。

　　(2)對庫壩進(jìn)行雷達(dá)探測,對不同期次的填料及其邊界有較為明顯反映,據(jù)此可進(jìn)一步了解壩體構(gòu)筑物的密實(shí)程度,從而對有可能形成滲漏通道的區(qū)段提出警示,防患于未然。

　　(3)在堤壩災(zāi)害防治系統(tǒng)工程中,進(jìn)行雷達(dá)探測,可以反映堤壩病害的相關(guān)信息,為災(zāi)害防治工程決策形成、方案制定提供可靠的基礎(chǔ)資料,從而贏得質(zhì)量、時(shí)間與效益。

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