摘要：近日，贵州一高速公路大桥桥面发生断裂的消息引发广泛关注。此类事件不仅对交通造成严重影响，更对民众生命财产安全构成巨大威胁。在地质条件复杂的地区，桥梁、道路等基础设施时刻面临着地质灾害的潜在风险，如地面塌陷、滑坡等。如何提前发现这些隐患，成为保障基础设施安全的关
近日，贵州一高速公路大桥桥面发生断裂的消息引发广泛关注。此类事件不仅对交通造成严重影响，更对民众生命财产安全构成巨大威胁。在地质条件复杂的地区，桥梁、道路等基础设施时刻面临着地质灾害的潜在风险，如地面塌陷、滑坡等。如何提前发现这些隐患，成为保障基础设施安全的关键。而探地雷达，作为一种先进的地球物理探测技术，正逐渐成为地质灾害预警的有力武器。
一、探地雷达的工作原理
探地雷达（Ground Penetrating Radar，简称 GPR）是一种利用高频电磁波探测地下介质内部物质特性和分布规律的技术。其工作原理基于电磁波在不同介质中的传播特性差异。当探地雷达的发射天线向地下发射高频脉冲电磁波时，这些电磁波在地下介质中传播，遇到不同电性界面（如岩土体分界面、空洞边界、裂缝等）时，会发生反射和透射。接收天线接收反射回来的电磁波信号，通过对信号的处理和分析，就可以推断出地下介质的空间位置、结构、电性及几何形态等信息。
简单来说，探地雷达就像是给地下做 “CT” 扫描。不同介质对电磁波的反射情况不同，就像人体不同组织对 X 光的吸收和反射不同一样。通过分析反射回来的电磁波信号，我们可以 “看” 到地下深处的结构，发现潜在的地质异常。
二、探地雷达在地质灾害预警中的应用
地下介质探测
探地雷达可以探测地下数十米范围内的介质分布情况，包括岩土体的厚度、层理结构、空洞、裂缝等。在山区道路建设中，通过探地雷达探测可以了解山体内部岩土体的结构，判断是否存在软弱夹层或潜在的滑动面。这些信息对于评估地下介质的稳定性和预测地质灾害的发生具有重要意义。如果发现地下存在较大的空洞或裂缝，就可能是地面塌陷或滑坡的隐患点，需要进一步采取措施进行加固或监测。
灾害隐患识别
通过对探地雷达探测得到的地下介质信息进行分析，可以识别出潜在的灾害隐患。在城市中，由于地下管线复杂、地下水开采等原因，容易出现地面塌陷等地质灾害。探地雷达可以探测到地下空洞、脱空区域以及地下水位的变化情况，及时发现潜在的地面塌陷隐患。在某城市的老旧城区，利用探地雷达进行探测时，发现一处地下存在明显的空洞异常，经过进一步勘查，确定是由于地下水管破裂漏水，导致周围土体被冲刷形成空洞。如果不及时发现和处理，很可能引发地面塌陷，危及行人及建筑物安全。
灾害预警模型建立
探地雷达探测得到的地下介质信息可以作为地质灾害预警模型的基础数据。通过对这些数据进行长期监测和分析，结合其他地质、气象等因素，可以建立更加准确、可靠的预警模型，提高地质灾害预警的准确性和有效性。在一些滑坡多发地区，通过在滑坡体上布置探地雷达监测点，实时监测滑坡体内部结构的变化情况，并将数据传输到预警系统中。预警系统结合降雨量、地下水位等数据，利用建立的预警模型进行分析，当监测数据达到预警阈值时，及时发出预警信号，提醒相关部门和居民采取防范措施。
三、探地雷达在地质灾害预警中的优势
无损探测
探地雷达在探测过程中不会对地下介质造成损伤，无需进行开挖等破坏性行为，这对于保护地下结构和环境非常重要。在文物保护区或城市中心区域进行地质灾害探测时，无损探测的优势尤为明显，既可以完成探测任务，又不会对历史遗迹或城市基础设施造成破坏。
高分辨率
探地雷达能够探测到地下微小的结构和变化，具有较高的分辨率。可以清晰地分辨出地下不同介质的界面，以及较小的空洞、裂缝等异常体。在对桥梁基础进行探测时，能够准确发现基础内部是否存在缺陷，如混凝土的蜂窝、孔洞等，为桥梁的安全评估提供精确的数据支持。
快速高效
探地雷达探测速度快，可以在短时间内完成大面积的探测任务。对于一些需要快速获取地下信息的项目，如新建道路的地质勘查或灾害应急救援中的隐患排查，探地雷达能够迅速提供有效的数据。利用车载式探地雷达可以在公路上快速行驶进行连续探测，大大提高了工作效率。
实时成像
探地雷达可以实时显示地下物体的位置和分布情况，操作人员可以在现场及时了解探测结果，做出初步判断。在进行道路病害检测时，工作人员可以通过探地雷达的实时成像功能，立即发现路面下是否存在空洞、脱层等问题，并根据图像特征初步分析病害的严重程度，为后续的维修决策提供依据。
四、实际案例分析
福建某地地质雷达覆盖层探测
在福建某地的地质灾害监测项目中，利用探地雷达对覆盖层进行探测。沿着测线方向进行采集，数据图像显示在 21ns 处出现了疑似管线的特征图像（双曲图像），在水平方向 640 - 1280 道之间可以清晰地看到一段界面分层，垂直方向上的深度在 31ns - 72ns 之间，最大深度可达 3.6m。通过综合多种探地雷达方法，采集监测数据进行分析、反馈、预警，对地质灾害进行实时监测，及时发现了潜在的地质异常，为后续的防治措施提供了依据。
滑坡地质灾害评估项目
在某山区的滑坡地质灾害评估项目中，使用探地雷达探测仪对滑坡体进行探测。通过对雷达数据的分析和处理，成功识别出了滑坡体的结构特征和滑动面位置。通过对比不同岩土体的介电常数差异，准确推断出滑动面的位置和形态，为滑坡的治理方案制定提供了重要参考。根据探地雷达的探测结果，工程人员采取了针对性的加固措施，有效降低了滑坡发生的风险。
贵州高速公路大桥桥面断裂事件为我们敲响了警钟，地质灾害对基础设施的威胁不容忽视。探地雷达作为一种高效、无损、高分辨率的探测技术，在地质灾害预警中具有广泛的应用前景和重要作用。通过对地下介质的准确探测、灾害隐患的及时识别以及预警模型的科学建立，探地雷达能够为地质灾害预警提供可靠的数据支持，帮助我们提前发现潜在的地质灾害风险，采取有效的防范措施，保障人民生命财产安全和基础设施的稳定运行。
随着科技的不断进步，探地雷达技术也在不断发展和完善，其应用领域将更加广泛。未来，我们有理由相信，探地雷达将在地质灾害预警及其他相关领域发挥更大的作用，为人类社会的可持续发展保驾护航。
来源：世隆科技