以往的跨孔都单通道雷达,单通道雷达仅记录接收信号,假定发射信 号的时间和幅值都是稳定不变的。理论研究与实际测试证明,雷达发射信号的功率并非是不变的,而是与介质的波阻抗有关。在空气中的发射功率要比在岩土中大得多;干燥岩体中的发射功率要比含水岩体中大得多。因此,为获得孔间岩土介质可靠的波速与衰减真实结果,必须对发射信号和接收信号同时进行记录,用两个信号时间差计算波速,两个信号的幅值比计算衰减。
CBRD是双通道跨孔雷达,频率40MHz。一个通道记录发射信号,另一通道记录接收信号。通过电磁波速CT、衰减CT(趋肤深度)、电阻率CT和波阻抗曲线的变化,对岩溶、空洞、采空区、孤石、坝基渗漏、防渗帷幕及注浆效果等水文与工程地质问题进行勘探,找矿等金属矿探测领域。也就是说CBRD设备兼顾了电磁波CT设备、单孔雷达设备、电阻率CT设备的功能。 跨孔距离可达50m,孔深100m,分辨率10cm。
今天分享的是双通道跨孔雷达在坝体注浆过程中的应用。四川阿坝藏族羌族自治州理县古尔沟镇沙坝村狮子坪大坝,使用一个孔注浆,一对钻孔做跨孔CT检测实验。
注浆前和注浆后的观测方案
电磁波CT成果(单位m/ns)
衰减CT成果(趋肤深度单位m)
图像反应岩土介质波速的差异不大,坝体含水量很少;衰减特性的差异较大,趋肤深度变化在2-15m的范围内,说明坝体介质的电导率较大,且差异明显,有分层特诊。
深度-21m注浆波速(上)与衰减(下)随时间变化的CT切片
根据注浆前的检测结果,在-21m深度上波速是偏高的红色(图6a).注完浆后波速开始减低(图6b),波速降到最低的时间是在之后的2个小时(图6d),其后第3小时波速回升(图6e);衰减图像中注浆前呈蓝色,强衰减(图7a),趋肤深度2-4m;注完浆后衰减变弱,呈黄绿色(图7b),到之后的3小时衰减减弱到最低值,趋肤深度10-15m,呈红色(图7e)。
结论:
1. 浆液渗流区出现低波速和弱衰减异常;
2. 浆液的扩散与凝固,在3小时之内完成;
3. 浆液扩散半径超过4m;
4. 注浆固结后,由于减少了吸附水,波速提高了10%,密实性增加。