探地雷达是用高频无线电波来确定介质内部结构分布规律的一种探测方法，具有高效、无损和结果直观的特点。

探地雷达的探测系统包括发射天线和接收天线，以及控制收发和数据存储的控制系统。探地雷达采用的高频电磁波频率范围一般为1MHz~10GHz，不同的天线具有不同的频率范围，也控制着探测目标的探测深度和分辨率。

探地雷达采用较低频率和较窄带宽电磁波进行探测，获得的探测深度较大，分辨率较低；采用较高频率和带宽频率范围的电磁波进行探测，虽然探测深度浅，但能获得相对较高的分辨率。

探地雷达技术在20世纪90年代后逐渐成熟起来，我国水利工程领域引进探地雷达进行隐患探测的时间较早，开始是应用在土石坝的渗漏探测中，后来逐步应用于土石坝的水下隐患探测中。

今天我们就来学习一个案例，看广东省水利水电科学研究院广东省山洪灾害防治工程技术研究中心的研究人员们应用探地雷达技术，检测佛山市沙口水利枢纽引水闸底板的渗流隐患，据此来研究渗流隐患区域的探地雷达图像特征和隐患的定性识别方法。

佛山市沙口水利枢纽位于北江潭洲水道(东平河)北岸的汾江河入口处，工程包括：分洪闸、引水闸、船闸、引水泵站各１座；防汛抢险潜水训练基地、佛山市防汛物资中心仓库和约1km长的佛山大堤。该工程是目前佛山大堤上最大的水利枢纽，属于中型水闸工程。

分洪闸有4孔，单宽净宽10.5m，总净宽42m，设弧形钢闸门，控制最大下泄量为m3/s，为中型水闸；消力池宽49m，长9.4m。

引水闸建于年，年建成投入使用，位于分洪闸后侧，主要起引水、二级蓄水防洪、截污等作用。引水闸共8个孔，单孔净宽5m，总净宽40m，闸底板高程-2m，设4扇平板钢闸门。

探地雷达检测对象为水利枢纽分洪闸与引水闸之间的底板。

探测方法

采用加拿大探头与软件公司生产的pulseEKKOPRO专业型探地雷达，使用发射频率为MHz的屏蔽天线。

采用橡皮筏沿测线匀速前进，以闸墙分缝为关键点(F1~Fn)进行标记的方式采集测点数据。水闸雷达测试测线布置如下图所示。

在引水闸和分洪闸之间共布置了6条测线，沿水流方向3条，平行于闸轴线方向3条，测线布置方法见下表：

探测结果

测线line14

消力池底板处雷达波回波均匀，同相轴连续，底板质量均一；

大部分闸底板和护坦的雷达波回波均匀，同相轴连续，底板质量均一；

护坦靠近引水闸处底板(约60m，水平桩号距离，下同)底部回波振幅强烈，同相轴中断，可能已经出现一个渗漏通道；

该处区域(70~90m)内反射同相轴错位约10ns，雷达波在淡水中的传播速度为0.m/ns，经计算，可知底板已经发生了最大16.5cm的沉降；

靠近引水闸护坦(30~80m)基础底部的淤泥层分布较厚。

测线line16

消力池底板处雷达波回波较强，同相轴连续，底板质量均一；

大部分闸底板和护坦雷达波回波较强，同相轴连续，底板质量均一；

闸室底板(-10~0m)同相轴中断，雷达波异常部位多次波来回多次反射，为振幅异常较强部位，闸室底板基础(砂土或淤泥)可能相对密实度较差；

该处区域内(70~90m)反射同相轴错位约10ns，根据雷达波在淡水中的传播速度计算，可知底板已经发生了最大16.5cm的沉降；

靠近引水闸护坦(51~70m)基础底部的淤泥层分布较厚。

测线line15

由于水流波动引起的雷达波回波紊乱，水面平静后雷达波恢复正常，此处(78~90m)为外界因素引起的雷达波异常区；

靠近引水闸护坦(10~58m)基础底部的淤泥层分布较厚；

该处区域(0~20m)内反射同相轴错位约10ns，根据雷达波在淡水中的传播速度计算，可知底板已经发生了最大16.5cm的沉降。

为了验证雷达测试结果，检测人员对雷达测试区域进行了检查，当天内江水位约0.3m，闸底板高程为-2m，底板以上水深约0.3m，因此上下游水头差约为2m。检查发现引水闸前底板第三跨分缝处共有4处冒沙点，出沙量较大，第一跨底板属重度沉陷区，经现场检测人员测量，最大沉陷量约16cm。

引水闸闸前30m处管涌冒沙，闸前20m范围内底板下陷，现场检查引水闸闸前底板冒沙沉陷分布(见下图)，结果说明闸室底部存在上下游连通的渗流通道，引水闸渗流安全存在严重缺陷，防渗设施不满足规范要求，印证了雷达的测试结果。

结论

利用探地雷达对水闸底板渗流隐患进行探测是可行的，不同频率的雷达对探测区域的水深也有不同要求，目前适用于水闸底板渗流隐患的最合理的探地雷达探测频率是MHz左右。

将渗流隐患探测的探地雷达图像和实际情况进行相互印证，提供了闸底板渗流隐患的雷达图像检测方法。

本文作者：徐云乾，硕士，工程师，在广东省水利水电科学研究院广东省山洪灾害防治工程技术研究中心主要从事水工结构研究工作。

文章来源：《无损检测》年第39卷第9期

：，。视频小程序赞，轻点两下取消赞在看，轻点两下取消在看