双通道雷达在贵州地铁岩溶勘探中的应用

2021年8月28-29日，使用双通道雷达在贵阳市云岩区新添大路南段，贵州省第二人民医院西北门外进行了地铁线路岩溶探测。使用的是两个做过地震CT的钻孔。钻孔深29m，孔间距28m。数据采集分两个排列。第一个排列是A孔发射B孔接收，发射和接收的点距均为1m；第二个排列地表发射，分别在A孔和B孔上段接收，点距2m。剖面上部的虚假异常区得到消除。下部的虚假异常区依然存在。数据采集方案如图8所示，使用的跨孔雷达设备如图1。

图1 双通道跨孔雷达设备

波速CT图像及特点

图2是跨孔雷达波速CT图像。 图中显示电磁波速随深度增加而降低。从表层波速20cm/ns，到15m深度波速降到10cm/ns，推断这里是干燥裂隙灰岩，空隙比率高，向下逐渐有填充。15m以下波速从10cm/ns降到4cm/ns，说明下部岩溶裂隙发育，饱水程度增加。

衰减CT图像及特点

图3为电磁波衰减CT图像。图中用趋肤深度表示岩体的衰减特性。衰减图像显示，从地表向下随深度增加衰减逐渐加强。表层埋深10m以内衰减较小，趋肤深度大于40m，推断灰岩干燥裂隙发育；埋深10-20m为过渡带，衰减渐强，趋肤深度由40m降到20m，说明填充物与含水量逐渐增加；埋深20m以下衰减强烈，趋肤深度由20m降到5m，反应饱水程度在增加。应当指出，剖面下部依然存在虚假异常，使用时应特别慎重。

两幅图像的地质特征可以相互印证，但衰减CT图像反应的差异更加细致。

图2 电磁波速CT图像 图3电磁波衰减CT图像

地震波速CT的对比

相同钻孔的地震波跨孔CT图像由铁六局勘测设计院完成。图像显示埋深15m以内为红色的低波速区，地震波速在2000m/s以下，推断为干燥的风化裂隙灰岩；埋深15m以下为蓝色的高波速区，波速在2800m/s以上，为含水灰岩。钻孔资料显示场地岩溶发育，岩芯呈短柱状。地下水埋深变化在10-15m之间。毋容置疑，剖面的上部和下部也存在虚假异常区，使用是应慎重。

地震CT与电磁波CT反应地质特征基本一致，电磁波衰减CT给出的结果层次更加细致清晰。

图4 地震波速CT图像

结论与讨论

针对国内外跨孔雷达CT技术存在问题，开发出了双通道跨孔雷达，确保了跨孔雷达CT图像的可靠性。雷达发射功率超过了1kW，探测孔距50-100m，孔深超过75m，能满足大多数工程物探的要求。数据处理软件基于Wndows平台，走时和衰减数据读取、反演计算实现了自动化，提高了工作效率。经野外实际应用证实了该技术具有可行性，在工程物探与矿产勘查领域具有广泛的应用前景。