物探方法在上海地区道路塌陷隐患区域探查中的应用

物探方法在上海地区道路塌陷隐患区域探查中的应用

发表时间：2016-06-13T15:42:14.037Z 来源：《工程建设标准化》2016年3月总第208期作者：王江杰

[导读] 随着城市现代化进程的快速发展，国家在城市道路建设方面的投入力度逐渐加大。

王江杰

（上海市岩土工程检测中心，上海，200436）

【摘要】文章通过上海某段道路塌陷隐患区域探查工程实例，介绍了地质雷达和地震映像两种物探方法在城市道路塌陷隐患区域探测中的运用。并结合区域内的工程地质勘查资料，对塌陷隐患区域的成因进行了分析，为后期的塌陷区域处置工作提供依据。

【关键词】道路塌陷；地质雷达；地震映像；工程地质

引言

随着城市现代化进程的快速发展，国家在城市道路建设方面的投入力度逐渐加大，每天都有道路在翻建或新的道路开工建设，四通八达的道路交通在我们的经济发展中的重要作用日渐显现。但与此同时，由于地下工程建设施工或管线施工等诸多原因，引发道路出现的问题也逐渐增多，如地面起鼓或凹陷、边坡失稳等，其中危害较大是地面塌陷，此类灾害性事故近几年来时有发生。

在道路塌陷发生前，采取合理的手段探明道路塌陷隐患区域，并查明道路塌陷区域的形成原因，及时采取有效的处置措施，才能真正达到防患于未然的目的。

1．探测方法原理

1.1 地质雷达法

地质雷达探测技术是近年来为适应快速、准确无损探测地下障碍物或对地下工程质量评价而迅速发展的方法技术。地质雷达（Ground Penetrating Radar 简称GPR）方法是一种广谱电磁技术，是利用特制的天线向下发射高频电磁波，频率一般为几十～几千兆赫兹。这些电磁波在地下传播过程中，其传播速度受地下介质的介电常数的影响比较大，当遇到介电常数不同的物体或地层时，比如空洞，将产生反射绕射波并返回地面，其旅行时为，当地下介质的介电常数为已知时，便可知道电磁波在介质中的传播速度，根据测到的电磁波的准确旅行时，求出反射体的深度。由于地下介质相当于一个复杂的滤波器，且介质一般横向和纵向的不均匀性比较大，故在地面接受到的信号也有所不同，反映在接受到的信号上，有振幅、频率及相位等的变化。根据这些特征在剖面上的变化情况，就可以得到地下地层及地质体的分布情况。

1.2 地震映像法

地震映象勘探是通过在地面人工激发地震波，地震波在地下介质传播过程中，遇到不同介质的分界面时(即存在波阻抗差异界面)，产生一定能量的反射波并返回地面，经布置在地面的检波器接收后输入地震仪，通过地震仪进行信号放大和采样后将波形数据记录储存。通过计算机和人工对接收到的地震波的时间，相位和振幅等信息进行处理和分析，计算地下介质波的速度和埋深，以确定地下异常段的形态和位置。

2．道路塌陷探测

文章以上海某段道路塌陷探测为例，根据现场条件，为了能够有效反应附近区域地下情况，测线布设尽量利用有限工作空间，避开路面障碍物及周围铁磁性物体干扰，探测前进行了相应设备调试、增益调整、滤波等参数设置。探测共布设地质雷达测线14条，地震映像测线4条。部分探测成果如下：

（1）图2-1所示地质雷达图像25.0m～41.0m范围内，深度0.5m～1.2m左右，电磁反射波同相轴向下弯曲，且部分区域同相轴错断，表明地下土体存在不均匀沉降。

3．道路塌陷成因分析

结合区域内的地质勘探资料，对道路塌陷的成因分析如下：

（1）、浅部路基主要由回填土组成，层厚1.30～2.70m，厚度相对较大，回填土含碎石、砖块、垃圾、植物根茎等，探测显示土质不均匀、不密实、孔隙度大、含水率较高，由于土体自重、地下水长期升降运动，土体产生不同程度的缓慢固结沉降。

（2）、地质雷达和地震映像反映①回填土、②3-1层灰黄色粘质粉土及②3-2 层灰色砂质粉土的横向(水平方向)及纵向(深度方向)土质不均匀形成的软硬不同，在固结沉降和地面荷载长期作用下，软弱层沉降要明显大于硬土层，形成软硬之间的差异沉降。道路表层为20cm 厚的混凝土，具有一定的刚度，差异沉降初期表现为回填土层与混凝土层之间的脱空，随着日积月累，差异沉降逐渐增大，脱空也越来越大；当脱空层达到一定规模时，土层支撑减弱，表层混凝土也逐渐形成差异沉降。

（3）、经现场查勘，该区域地下管线种类较多，主要有给水、雨水、污水、燃气等管线。该道路使用时间已久，雨水、污水等管线使