李凤博 杨 帆

（沈阳岩土工程技术测试开发有限公司，辽宁 沈阳 110015）

1 概念

本次应用实践所检测的坝体为某垃圾填埋场渗沥液储存池坝，因原有垃圾掩埋场地容量已经无法满足城市垃圾掩埋的现实需要，故在原有垃圾掩埋坝体旁新建垃圾焚烧发电设备。在新建工程生活垃圾焚烧发电厂-冷却塔建设过程中，发现原有垃圾填埋场渗沥液储存池坝体坝坡位置出现了渗漏的情况，并且坝体下部出现渗滤液流出，已经在坝体底部有存蓄渗滤液的情况。为防止坝体渗漏的情况加剧，需要尽快通过有效手段查明现场渗漏区及含水区域及坝体渗漏的具体位置、深度范围，进而分析出坝体渗漏的原因。为了在最经济有效的前提下达成实验目的，通过地质雷达法与浅层地震法结合的方法，发挥两种检测方法的优点，优势互补综合评价实验结果，成为了最快捷有效的检测方式。

地质雷达工作时，采用直接耦合法，天线平放于地面，检测开始后人工拖动天线，以完成检测；浅层地震法工作时，采用单激多收的采集方式，运用二分量共偏移距纵、浅层地震反射波法勘探方法。

本次共布置完成地质雷达测线8条，地震测线2条。

地质雷达法：

1）测线长度：共布置50米测线四条 （坝体两条，坝体一侧的土体两条）；27米测线四条 （坝体两条，坝体一侧的土体两条）；

2）探测内容：对测线以下5米以内的坝体土体渗漏含水区域进行探测，识别存在缺陷的类型、位置；

浅层地震法：

①测线长度：共布置50米测线两条 （坝体一侧的土体上），测点间距1m；线距1米。

②探测内容：测线以下15米以内的坝体土体渗漏含水区域进行探测，识别存在缺陷的类型、位置。

检测工作执行参考的规范如下：

1）《城市工程地球物理探测规范》CJJ/T7-2017；

2） 《城市轨道交通岩土工程勘察规范》GB50307-2012；

2 地质雷达法及浅层地震法检测方法简介

2.1 地质雷达法

地质雷达法是一种采用窄脉冲宽带高频电磁波信号检测地下介质分布的方法。该方法通过天线连续拖动的方式向地下发射高频电磁波，电磁波信号在物体内部传播时遇到存在电性差异 （介电常数）的介质界面时，就会反射、透射和折射。反射的电磁波被与发射天线同步移动的接收天线接收后，通过雷达主机精确记录反射回的电磁波的运动特征，获得地下介质的断面扫描图像，通过对扫描图像进行处理和图像解译，达到识别地下目标物的目的.反射信号的强度主要取决于上、下层介质的电性差异，电性差异越大，反射信号越强。雷达波的穿透深度主要取决于地下介质的电性和中心频率。导电率越高，穿透深度越小；中心频率越高，穿透深度越小。

电磁波的传播取决于介质的电性，介质的电性主要有电导率μ和介电常数ε，前者主要影响电磁波的穿透 （探测）深度，在电导率适中的情况下，后者决定电磁波在该物体中的传播速度，因此，所谓电性介面也就是电磁波传播的速度介面。不同的地质体 （物体）具有不同的电性，因此，在不同电性的地质体的分界面上，都会产生回波。

2.2 浅层地震法

浅层地震法是采用二分量共偏移距纵、浅层地震反射波法，采集方式为单激多收，它依据纵、横波对目标层具有不同的分辨优势，即纵波对大断层和水平沉积层敏感，横波对特殊薄层、以及高倾角地层有明显分辩能力。同时横波数据属性分析方法较复杂，纵波处理解释相对成熟，而横波通过特殊数据处理，通过交叉解释技术，可以查明一些局部构造及复杂地质体等。地震波在地下介质中传播时，不同介质具有不同的波阻抗特性，地震波会在这些波阻抗差异界面产生反射波，通过信号采集设备接收地震波记录，分析地震波的传播时间、频率、振幅等时间和动力学特征，推断被测体的结构性质、分布状态。在自然地层条件下，纵波传播速度的特点是随着深度的增加而成抛物线性增加。而横波波速随深度的增加，波速变化较稳定。同一种岩性中纵波波速的范围在200～3000m/s，表层变化更大。而横波波速在表层到800m深的范围内，其波速变化在80m/s～400m/s左右。地震波的分辨率与波长有关，最高分辨率为：λ/2（波长的一半）。即波长越小分辨率越高。波长的大小是由速度决定的，速度越高波长也越大。因此，浅层地震的分辨率要比纵波高。

3 现场检测处理及数据图像分析

地质雷达法对于坝体的检测，是通过对现场检测数据的分析，判断数据中被测坝体因含水量的变化产生电性异常点及测试范围内雷达波幅频特性发生的变化范围，进而通过对雷达图像的分析确定坝体渗漏的位置、深度范围等信息。

地质雷达数据处理包括预处理 （标记和桩号校正等）和后处理分析，其目的在于压制规则和随机干扰，以尽可能高的分辨率在探地雷达图像剖面上显示反射波，突出有用的异常信息 （包括电磁波速度，振幅和波形等）来帮助解释。雷达数据处理是地质雷达最终成果解译的重要步骤。常用的分析方法有常规滤波和其他滤波处理，主要工作有：零线设定；一维滤波；背景去噪；自动增益或手动增益控制；滑动平均等。其他滤波处理方法可结合具体检测情况进行选用，主要包括：小波变换；二维滤波；反褶积；数学运算等。

浅层地震法对于坝体的检测，是通过对现场检测数据的分析，判断数据中是否存在地震反射波频率波速振幅的变化、特征相近的同相轴产生错断、畸变的现象、同相轴存在明显的频率、波速、振幅异常的现象，进而判断出坝体渗漏的位置、深度范围等信息。确认异常的波场属性特征分析识别尤为重要，需要具备一定的地质理论和地球物理探测实践基础。相对复杂的地质条件下，有一些目标层位的波组特征反而更明显。这是由转换横波的水平振动传播特性所决定的。所以提高了解释地震问题的能力，因此，转换横波地震反射法的地质解释就成为了精准探测技术最终的保证。

主要特点如下：

1）数据保真处理，保证了振幅处理的一致性；

2）分频段滤波处理，既可提高资料的信噪比，又可提高资料的分辨率。

通过频谱分析，提取讯号主频分布，利用非线性滤波技术实现保真处理，提高处理后剖面成果的分辨率。

最终通过对地质雷达检测数据与浅层地震检测数据的相互结合、相互印证，综合分析所有物探数据，得出较为准确的试验结论：

①在测段内，探测深度0-5m （依据雷达和地震剖面）：

雷达剖面与地震剖面解释推断结果表明，测线里程K0+15m-K0+24m，深度1.0m-3.5m范围内；测线里程K0+26m-K0+42m，深度1.0m-3.5m范围内，出现充水异常区域，推断为含水区域范围。

②在测段内，探测深度5-15m内 （依据地震剖面）：

地震剖面解释推断结果表明，测线里程K0+37m-K0+43m，中心点距地表深度5.8m，范围宽度5m；测线里程K0+16m-K0+25m，中心点距地表深度9.0m，范围宽度7m，分别显示有含水点特征，推断解释为疑似含水区域。

4 结语

通过上述工程实践，通过同时运用地质雷达法与浅层地震法对被测坝体进行检测，两种检测结果相互对比，相互验证，能够更加直接、准确、快捷的反应坝体渗漏的现状，为下一步对坝体加固施工提供直接的施工依据，以及早地消除坝体大规模透漏的危险。