三维探地雷达在道路地下病害体探测中的应用

近年来,随着我国城市地下空间开发利用强度不断加大,城市浅层地质稳定性造成一定程度的影响和破坏,导致我国许多城市道路地面塌陷事故不断发生,严重影响了人民群众生命财产安全和城市运行秩序。三维探地雷达是近年来国外发展起来的一项新技术,在道路地下空洞检测、地下管线探测、工程质量检测、考古等领域应用,取得了良好的效果。利用三维探地雷达,通过多城市的工程实践,总结出一套成熟的工作方法和作业流程;并针对城市环境中的多种干扰源进行详细的分析和分类,详细描述了不同种类干扰源的地球物理特征,提出了识别和衰减的有效方法,在三维探地雷达在道路地下病害体探测应用领域进行了深入研究。     

三维探地雷达在探测城市地下病害中的应用研究

近年来,在北京、大连等大型城市道路塌陷事件频繁发生,因此探测城市道路病害等浅层地质问题意义重大。三维探地雷达技术已被广泛应用于城市道路与管网检测,通过对地质雷达外业数据采集以及内业数据处理、图谱识别解释等技术的研究,列举了城市病害如空洞、脱空、疏松、富水及病害组合等在地质雷达剖面图上的识别特征,并以福建某市环岛道路下空洞检测为例,介绍了施工方法,数据处理及解释结果。     

三维探地雷达技术在市政工程中的应用研究

为了提高城市地下管线探测精度,对道路病害(尤其是空洞)进行提前预测,及时治理,避免或大大减少管线事故和道路塌陷事故发生,我们开展了三维探地雷达技术研究,并将其应用于城市地下管线探测、道路病害检测等市政工程领域。结果表明,由于三维探地雷达具有空间采样率高,成像准确,分辨能力强,解译技术手段丰富等优势,在城市地下管线探测、道路病害检测工作中应用效果显著。     

三维地质雷达探测技术在城市道路空洞病害普查中的应用研究

由城市道路地下空洞、路面脱空、土体疏松等病害引起的道路塌陷事故是目前国内许多城市面临的重大安全隐患。城市道路空洞病害具有隐伏性、突发性,造成的灾难性后果长期以来困扰着城市安全运营。以国内多地的项目实测及验证成果为基础,对三维地质雷达探测技术方法和工作流程进行了梳理,通过分析三维地质雷达剖面数据中病害体的顶界面反射、多次波反射、边界绕射波等异常特征和三维地质雷达切片数据中病害体周边地下管、井分布特征,总结了三维地质雷达技术在城市道路地下脱空、空洞病害探测中病害体的数据异常特征。实践研究证明,三维地质雷达探测技术以其作业高效、定位精准、抗干扰能力强、数据丰富全面等优点可有效地探测出道路下方存在的空洞等安全隐患,为城市道路病害的防患和治理提供准确、可靠的依据。     

探地雷达在城市地铁沿线空洞探测中的技术方法

地下空洞探测是地铁施工中的重要检测内容之一,探地雷达具有在城市道路上快速检测的特点而被广泛应用。以北京某地铁沿线的空洞探测为例,着重讨论地下空洞的赋存空间、探地雷达探测空洞的技术方法和常见异常的特征等问题,分析了城市环境中探地雷达剖面上的常见异常,为开展该项工作提供一定的借鉴。     

基于地震属性体的三维探地雷达快速解译技术

利用三维地震数据属性提取与分析的方法,对三维探地雷达数据进行属性分析、快速解译。研究表明,空洞、脱空、疏松体、富水体等城市病害体在三维探地雷达数据体的水平切片及垂直剖面上均存在明显的差异。以厦门市环岛路地下管线探测为例,进行三维探地雷达数据属性分析,通过对比,发现管线在振幅体、方差体、构造体等属性切片上都存在明显异常,其中方差体切片对管线的反映更为清晰,表明在以管线为目标的探测中三维探地雷达三维数据体的方差属性更为敏感。     

基于GprMax的道路空洞三维探地雷达正演数值模拟

探地雷达(GPR)方法具有高效、高分辨率、无损探测等优势,广泛应用在城市道路病害体探测中。三维探地雷达是近年来发展起来的新技术,通过三维阵列天线进行三维数据采集,对道路病害体具有更高的空间分辨率和测量精度。本文利用基于三维时域有限差分方法原理的GprMax 3D软件,针对以空洞为代表的典型道路病害体,开展充气型和充水型空洞三维探地雷达正演模拟工作,获得两种不同填充类型空洞的三维雷达数据体,对数据体不同方向的图像特征进行分析,并结合工程实例,验证了正演模拟结果的可靠性。该研究对三维探地雷达实测图像解译和提高检测结果判定的可靠性具有重要的指导意义。     

城市地下空间探测关键技术及发展趋势

近年来,地下空间开发利用以及与地下空间相关的安全运营已经成为我国大中型城市面临的重要课题,而准确的城市地下空间探测成果是保障其课题成功实施的关键。目前国内城市地下空间利用的深度已达50m,局部特大工程深度在70m左右。未来城市地下空间利用将向综合化、深层化、人性化、生态化发展,从而对城市地下空间探测的可靠性提出了更高的要求。目前常用的地下空间探测技术除了钻探外,主要采用包括探地雷达、浅层地震、高密度电法、浅层瞬变电磁法、井间CT、微动等地球物理方法。以"城市浅层地下空间探测技术体系研究"课题为例,介绍了探地雷达在真三维采集、拟地震资料处理、三维雷达数据偏移等方面的研究成果。结合地下管线探测及岩溶调查等案例,分析了探地雷达等多种探测技术的综合应用及探测效果。研究认为未来的三维高密度横波地震、三维高密度电磁法、三维探地雷达等技术是城市地下空间探测技术的发展趋势。     

探地雷达在地质灾害调查方面的应用

探地雷达是浅部勘探的一种有效的勘探方法。文章简要叙述了探地雷达的探测原理及其应用于地质灾害调查方面的可行性，通过探地雷达在地裂缝、岩溶塌陷、滑坡以及活动断裂调查中的应用实例分析，展示其可作为一种快速、准确的探测技术。     

探地雷达在水利设施现状及隐患探测中的应用

简述探地雷达的一些基本原理,介绍探地雷达用于水利工程设施现状及隐患探测的3个实例,包括拦洪闸底板现状探测;海滨防浪堤隐患探测以及江堤滑塌成因调查。     

基于探地雷达的路基地下异常体全波形反演

路面塌陷及地下空洞隐患往往较为隐蔽且事发突然,造成了人们生命和财产的巨大损失,对于道路塌陷及地下空洞隐患的检测分析显得至关重要。探地雷达(Groud Penetrating Radar, GPR)因其具有精度高、效率快、连续无损、实时成像等优点,是目前城市道路塌陷隐患探测的主要方法。针对GPR传统目标函数全波形反演(Full Waveform Inversion, FWI)中激励源子波估计不准确而导致反演准确性和可靠性降低的问题,提出了一种褶积型目标函数FWI算法。对于路面塌陷及地下空洞2种情况,通过建立合成数据模型,与传统目标函数FWI的反演结果进行对比,说明了褶积型目标函数FWI算法在激励源子波估计不准确的情况下依然可以得到良好的反演结果,验证了该算法的有效性;最后将该算法用于2组不同灾害类型的GPR实测数据中,分析反演得到的地下介质相对介电常数分布情况,验证了褶积型目标函数FWI算法对于实测数据的实用性,从而为路基地下异常体探测提供理论依据。      

高分辨率遥感技术在地质灾害调查与成灾规律分析中的应用——以攀西米易地区为例

攀西地区山高谷深,地形切割强烈,历来是地质灾害的重灾区和易发区。为摸清地质灾害家底,查明地质灾害分布与发育规律,排查出可能存在的地质灾害隐患,支撑灾害现场核查与工程防治,利用高分辨率遥感技术(简称高分遥感技术)对四川攀西米易地区开展地质灾害遥感调查与现场验证,共确定有明显威胁对象的地质灾害隐患点106处,主要以崩塌、滑坡为主,其次为泥石流。结合调查结果,开展隐患点成灾规律分析,结果表明: 地质灾害主要发育于安宁河及其支流沿岸一线,沿省道S214线及米普路、麻楠路、二滩库区环湖路段呈带状分布,主要分布于断层两侧500 m范围内,达到51处,占遥感调查隐患点总数的35.8%; 2019年5—9月共发生地质灾害104处,占全年发生地质灾害总数的98.11%; 区域西北部和中北部地质灾害发育程度相对较低。应用结果表明,利用高分遥感技术能够有效查明地质灾害隐患分布与成灾规律,对服务基层防灾减灾工作,减轻灾害损失,提升地质灾害科技水平和防灾能力具有重要意义。     

隐伏岩溶区地下空间探测技术方法研究——以武汉市为例

岩溶地面塌陷是城市隐伏岩溶区地下空间开发过程中常见的地质环境问题,具有隐蔽性和突发性,开展隐伏岩溶区地下空间结构探测技术方法研究可以有效指导地下空间开发利用。以武汉市为例,分析武汉市岩溶地面塌陷的成因机理,提出岩溶发育程度、覆盖层厚度和结构、地下水是岩溶地面塌陷的原生地质条件,也是隐伏岩溶区地下空间探测的特征因子。通过对比分析地质雷达、高密度电阻率法、浅层地震、微动、混合源面波、瞬变电磁法、孔间层析成像和地面核磁共振法等技术方法在武汉市隐伏岩溶区地下空间探测的适用性。结果表明:地质雷达适用于浅部土层扰动探测,小极距的高密度电阻率法和混合源面波适宜于覆盖层的厚度和结构探测,浅层地震、微动和孔间层析成像适宜岩溶发育特征探测,地面核磁共振法可通过岩溶地下水的富水性辅助岩溶发育程度探测。     

线性工程岩溶塌陷危险性评价研究

近年来,越来越多的高等级公路、铁路、石油管线等线性工程穿越岩溶发育区,岩溶塌陷已成为这些线性工程建设面临的主要隐患之一。目前,线性工程项目前期都会进行全线地质灾害危险性评价工作,但大部分是定性的,也没有专门针对岩溶塌陷的评价,因此本文从岩溶塌陷的影响因素出发,结合线性工程的各个阶段,从点、线、面三个层次提出线性工程岩溶塌陷危险性评价的方法和指标,并列举了实例,为今后穿越岩溶区的线性工程提供借鉴。面上和线上评价充分利用GIS技术和层次分析法进行。前者适合于地质资料不详细的可行性研究阶段,评价区为线路两侧1km的区域,评价因子有岩溶发育程度、地质构造发育程度、地貌类型、岩溶塌陷、地下河、垂直型岩溶形态、岩溶泉和开采井分布。后者适合于地质资料较详细的初步设计阶段,评价区为线路两侧15m的范围,以基岩岩性、线岩溶率、土层厚度、土层性质、地下水位和地下水位与基岩面的关系作为评价因子。点上评价适合于重点地段,采用岩溶塌陷动力条件与土层抗塌性能相结合的综合分析方法,以反映地下水动力特征的临界坡降、临界速度和临界水位这3个指标作为评价因子。      

基于车载重力测量平台的城市地下空洞快速探测

为了解决现有静态重力测量在城市地下空洞探测时存在工作难度大、效率低等问题,本文提出了基于车载重力测量平台的城市地下空洞快速探测方法。采用国产高精度捷联式重力仪SAG搭建车载移动重力测量平台,在长春卫星广场附近进行动态重力测量试验。首先对测得数据进行楼房干扰校正;之后采用基于传统极值点深度估计(depth from extreme points,DEXP)方法改进的比值DEXP方法进行重力异常数据深度成像;最后采用Tilt梯度法对位场数据进行边界识别。选取轻轨站附近两条测线进行研究,得出测线在700～1 300m区域附近存在负值异常,在800和1 000m附近最佳深度分别是24和28m,构造指数分别为0.18和0.06;经分析符合实际地下轻轨站空洞类型和所在范围,验证了车载移动平台重力测量在城市地下空洞探测中展开的可能性和有效性。     

娄底地区地质灾害概况及其防治

娄底地区的地质灾害主要有:塌陷、地裂、房裂、滑坡、地震等。对人们生命财产影响最大的是塌陷与滑坡,这些灾害主要是由于工程地质环境不良、加上人类活动触发所致。塌陷主要出现在岩溶发育的断裂带及其附近,尤其是当地下水位降深和排水量增大时。目前,地下采空区、河道及交通道路两侧以及受破坏的陡坡都存在地质灾害隐患。应加强对地质灾害的综合研究,提高抗灾防灾科学技术水平。     

西北地区水库土石坝渗流隐患探地雷达图像特征分析

通过西北黄土地区水库土石坝渗流隐患探地雷达探测实践,从渗流部位的土体扰动、空隙比、含水量的变化入手,分析探地雷达波形特征变化、波形同相轴连续性的变化,总结了渗流隐患不同时期的探地雷达图像特征。     

重庆市中梁山地区隐伏塌陷特征及物探勘测的思路

为查明隐伏塌陷区域,分析重庆市中梁山地区岩溶塌陷的特征,发现塌陷主要发生在以岩溶裂隙发育为主的松散粉质黏土区域;地震映像法能方便、快速地查清土层的松散状态,而高密度电阻率法通过正演模拟发现只能探测出2～3倍电极距的异常范围,但能反映出岩溶裂隙发育的漏斗形态,即只要能找出岩溶裂隙的大致位置和浅表松散土层的范围就能圈定隐伏塌陷的区域。对中梁山地区某居民点进行野外勘测,综合以上两种方法圈定隐伏塌陷区域,其推断结果与钻探资料十分吻合,说明这种隐伏岩溶探测思路是可行的。      

福建永安小陶镇主要地质环境研究

根据永安市小陶镇规划区地层、地质构造、地震、水文地质和工程地质条件,分析了规划区滑坡、崩塌、岩溶塌陷和塌岸等地质灾害及环境地质问题,为制定城镇可持续发展规划提供依据。