摘要：從天津YB公路地質雷達探測圖像中篩選出四個典型圖像，將其分別命名為“正常型、紊亂型、曲折交叉型和帶狀錯斷型。反過來， 以相應圖像為“量板”對各路段圖像進行了歸類和解釋，實踐證明由此所得到的分析成果具有較高可靠度。

關鍵詞：雷達探測 圖像 正常型 紊亂型 曲折交叉型 帶狀錯斷型

1 概述

天津YB公路屬市級公路，該公路是在原公路基礎上拓寬而成，其基礎自上而下由混凝土結構層（厚0.7～1.0m）、填土層（厚0.5～0.6m）和天然地層（上為粉質粘土層（厚2.5～2.7m）、下為淤泥質粉質粘土層）組成。公路運行幾年后，部分路段表面出現網狀開裂（簡稱網裂）、局部塌陷現象。為查明導致這些現象的原因和位置，應用地質雷達對K23+000～K23+180、K27+900～K28+100、K30+700～K30+800和K31+750～K32+000路段（為實施對比分析，其中包括部分非網裂路段）進行了探測，累計剖面長度1260m.

2 探測原理及方法

地質雷達是基于高頻電磁波理論實施地層勘探的方法。其探測原理可概括為：受主機（K）控制、發射天線（T）由地面向地下射入寬頻帶、短脈沖形式的電磁波，該波遇地層界面或目標體（軟弱層、松散體和沉陷帶等）反射回地面，相關信息由接收天線（R）接收、并被主機采集、記錄下來供分析之用。

雷達系統所輸出的信息是若干組反射波形匯集而成的同相軸圖像，其黑色同相軸反映波形正向峰值，白色同相軸反映波形負向峰值，顯然這樣的雷達圖像能夠形象地反映地下介質分布形態和密實程度。

現場探測采用剖面法實施，即發射、接收天線以固定的間距沿測線同步移動，記錄點為兩天線的中心點。探測設備為瑞典MALA公司生產的RAMAC/GPR型雷達系統。根據探測目的，選用主頻為250MHz天線，取采樣頻率為3345MHz，記錄時窗為120ns。以相應參數實施工作、其探測深度大致為6.0m。

3探測資料整理與解釋

對現場所獲得的雷達圖像，實施直流濾波、自動增益控制、動態均衡等一系列處理后，可用作相應段路基密實度或缺陷評價。

相應段路基密實度或缺陷主要根據雷達反射波同相軸連續性進行評價。若同相軸平直、規則并連續，表明介質均一性、密實度較好；反之，若同相軸出現彎曲、錯斷、分叉和紊亂等不連續特征，則表明介質存在均一性、密實度較差、并伴隨沉陷現象。

結合路面狀況對各實測段雷達圖像分析研究后，從中歸結出四種基本類型：

3.1正常型

該類圖像選取于非網裂路段，段內有YB-1#孔布設。

如圖1所示：探測深度（約6.0m）內，圖像反射波同相軸按其形態和變化規律可劃分為四層結構，結合鉆孔分析知：第一層反射波雙程旅行時為10ns左右，為路面以下的混凝土結構層（J）反映；第二層反射波雙程旅行時為24ns，為填土層（T）層底反映；第三層反射波雙程旅行時為73ns，為粉質粘土層（N）（天然地層）層底反映；第四層位于73ns以下，為淤泥質粉質粘土層（Y）層底反映，未見底部?？偟目磥?，各層反射波同相軸連續性較好，且較為規則，表明相應介質較均一、密實。

3.2 紊亂型

該類型圖像選取于網裂路段。

如圖2所示：相應段反射波同相軸或軸間有齒狀或毛刺狀異常迭加，致使圖像紊亂、同相軸的連續性變差。分析認為：相應異常屬各層介質均一性、密實度較差反映，換句話說，路面網裂與介質不均一、欠密實等因素有關。

3.3 曲折分叉型

該類圖像選取于網裂且局部沉陷路段。

如圖3所示，相應段反射波同相軸呈曲折、分叉特征。分析認為：無論是同相軸曲折異常還是同相軸分叉異常均反映了介質密實度較差和介質受力破壞所導致的局部沉陷現象。

3.4 帶狀錯斷型

該類圖像選取于網裂且明顯沉陷路段。

如圖4所示，相應段反射波同相軸自上而下出現同步錯斷異常，這類異常形象、直觀地反映了相應位置介質的帶狀沉陷現象。

以正常型圖像和其它三種類型異常圖像為“量板”，對各實測段探測圖像實施“對號入座”式解釋，從而得出：YB公路相應段網裂、沉陷現象與基礎（包括填土層）均一性、密實度較差、局部沉陷或帶狀沉陷等因素由關。解釋結果（基礎缺陷及對應樁號）詳見表1。

表1天津YB公路探測段基礎缺陷及分布位置

剖面 樁號 均一性、密實度 較差段分布位置 （K+m） 局部沉陷段 分布位置 （K+m） 帶狀沉陷段 分布位置 （K+m） 1SD 23+000～23+180 23+000～23+014 — 23+018～23+021 — — 23+025～23+031 — — 23+163～23+168 1XD 23+000～23+180 23+071～23+091 23+000～23+021 23+029～23+034 — 23+052～23+064 23+064～23+069 — 23+149～23+162 23+114～23+120 2SD 27+900～28+100 27+916～27+938 27+948～27+967 27+938～27+940 28+000～28+018 28+093～28+100 28+066～28+070 2XD 27+900～28+100 27+951～27+961 27+906～27+936 27+948～27+951 27+972～27+985 — — 28+055～28+067 — — 3SD 30+700～30+800 — 30+703～30+711 30+759～30+763 3XD 30+700～30+800 30+722～30+731 30+713～30+722 30+758～30+762 30+762～30+774 — — 30+789～30+796 — — 4SD 31+750～32+000 — 31+750～31+757 31+837～31+840 — 31+771～31+780 31+896～31+900 — 31+900～31+904 — 4XD 31+750～32+000 31+820～31+860 31+860～31+870 31+905～31+910 31+922～31+932 — — 31+958～31+977 — —

剖面

樁號

均一性、密實度

較差段分布位置

（K+m）

局部沉陷段

分布位置

（K+m）

帶狀沉陷段

分布位置

（K+m）

1SD

23+000～23+180

23+000～23+014

—

23+018～23+021

—

—

23+025～23+031

—

—

23+163～23+168

1XD

23+000～23+180

23+071～23+091

23+000～23+021

23+029～23+034

—

23+052～23+064

23+064～23+069

—

23+149～23+162

23+114～23+120

2SD

27+900～28+100

27+916～27+938

27+948～27+967

27+938～27+940

28+000～28+018

28+093～28+100

28+066～28+070

2XD

27+900～28+100

27+951～27+961

27+906～27+936

27+948～27+951

27+972～27+985

—

—

28+055～28+067

—

—

3SD

30+700～30+800

—

30+703～30+711

30+759～30+763

3XD

30+700～30+800

30+722～30+731

30+713～30+722

30+758～30+762

30+762～30+774

—

—

30+789～30+796

—

—

4SD

31+750～32+000

—

31+750～31+757

31+837～31+840

—

31+771～31+780

31+896～31+900

—

31+900～31+904

—

4XD

31+750～32+000

31+820～31+860

31+860～31+870

31+905～31+910

31+922～31+932

—

—

31+958～31+977

—

—

由表進一步統計的結果表明：基礎有缺陷路段累計長度404.0m，占探測總長度32.1%。其中，基礎均一性、密實度較差段累計長度206.0m，占探測總長度16.4%；基礎局部沉陷段累計長度139.0m，占探測總長度11.0%；基礎帶狀沉陷段累計長度5 9.0m，占探測總長度4.7%。

以上分析成果經其它資料驗證基本符合實際情況，可作為相應段施工處理的依據。

4 結語

就探測成果而言，本次查明了導致公路網裂的具體原因，即網裂、沉陷現象與相應段基礎中所存在的均一性、密實度較差、局部沉陷和帶狀沉陷等因素密切相關。從技術進步的角度上說，本次實踐的最成功之處是在資料解釋方法上有所突破，即從實測圖像中抽取反映某類質量問題的典型圖像，反過來再將其作為“量板”去衡量、分析相應的實測圖像，從而克服了以往異常解釋的盲目性和隨意性，較好地實現了由探測異常到缺陷類型的轉化，使得成果更具針對性、結論更加客觀可靠。

1 莫撼，傅祥麟，水文地質及工程地質地球物理勘查，北京：原子能出版社，1997

2 李大心，探地雷達方法與應用，北京，地質出版社，1994