1 概況

豐城市泉港鎮(zhèn)坑里村發(fā)現(xiàn)白蟻活動(dòng)跡象，該村內(nèi)有一土坡高地，土質(zhì)為紅粘土，坡上植樹主要為樟樹，是白蟻喜愛的生活環(huán)境。

為探查白蟻蟻巢位置，并探索合理有效的物探手段，通過分析蟻巢的物理特性，本次探測(cè)選用了地質(zhì)雷達(dá)和高密度電法兩種物理探測(cè)技術(shù)。

2 白蟻巢穴的物理性質(zhì)

白蟻是群體生活的社會(huì)性昆蟲，它們生活的中心就是蟻巢，白蟻筑巢具有以下的特點(diǎn)：一是隱蔽性，白蟻主巢位于地下，一般埋深0.3～3m左右，多在2m以內(nèi)；二是規(guī)模較大，白蟻蟻巢一般由主巢及圍繞四周的眾多副巢組成，巢內(nèi)土被白蟻掏空，蟻巢形態(tài)多呈橢球形。副巢埋深較淺（副巢不一定淺，副巢主要分布在主巢周圍），直徑較小，常為0.2～0.3m。而主巢直徑多在0.6～2m之間。

根據(jù)對(duì)白蟻巢的調(diào)查可以看出它與周圍介質(zhì)存在以下的物理差異。電性差異：蟻巢是由白蟻用體液和土筑成的橢球形狀結(jié)構(gòu)，巢內(nèi)有空腔，因此，蟻巢的電阻率比周圍土體高幾十倍，與周圍土體相比是一個(gè)明顯的局部高阻體。密度差異：蟻巢與周圍土體相比是明顯的低密度體；電磁波反射特征：因?yàn)橄伋驳男腕w基本為近似球體結(jié)構(gòu)，因此雷達(dá)波在到達(dá)蟻巢頂面時(shí)的反射波特征應(yīng)為拋物線形態(tài)，并且因?yàn)橥寥赖慕殡姵?shù)與空氣的介電常數(shù)有較大的差異，反射波為同相反射并且幅值較大。

3 地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)

3.1方法與原理

地質(zhì)雷達(dá)是根據(jù)電磁波在不同介質(zhì)中傳播特性不同的原理進(jìn)行工作的，由地質(zhì)雷達(dá)發(fā)射天線（T）發(fā)出的電磁脈沖向地下傳播，在存在電性差異的界面產(chǎn)生反射，反射波被雷達(dá)接收天線（R）接收并被儀器記錄下來。反射脈沖總是滯后于發(fā)射脈沖一段時(shí)間，這個(gè)時(shí)間是電磁脈沖通過穿透介質(zhì)的速度和目標(biāo)體埋藏深度的函數(shù)，即

t = 2z/v

式中：t—電磁波的雙程走時(shí)，ns，1ns=10^-9s；

  z—為目標(biāo)體的埋藏深度，m；

  v—為電磁波在穿透介質(zhì)中的傳播速度，m/ns。

發(fā)射的電磁脈沖信號(hào)以時(shí)間和振幅的函數(shù)記錄下來，稱之為一次掃描。當(dāng)收發(fā)天線沿地面移動(dòng)時(shí)，記錄地面不同位置上的多次掃描，得到時(shí)間域脈沖信號(hào)的剖面，構(gòu)成地質(zhì)雷達(dá)記錄。地下不同的介質(zhì)一般具有不同的介電常數(shù)，電磁波在不同介電常數(shù)的界面會(huì)產(chǎn)生反射，通過對(duì)反射波的振幅及相位等波形特征進(jìn)行研究，即可對(duì)地下目標(biāo)體的性狀作出一定程度的判別。

圖3-1    地質(zhì)雷達(dá)基本原理示意圖

3.2儀器設(shè)備

主機(jī)為美國勞雷公司生產(chǎn)的GSSI SIR20型地質(zhì)雷達(dá)（TG1067），在滿足探測(cè)深度的前提下具有最大的分辨率，綜合考慮，選配中心頻率為400MHz的探測(cè)天線。

3.3參數(shù)設(shè)置

觀測(cè)系統(tǒng)的主要參數(shù)為：增益為5點(diǎn)線性增益，時(shí)窗長度為40ns，探測(cè)深度約2m。主頻400MHz，高頻截止頻率800 MHz，低頻截止頻率為100MHz。

3.4測(cè)線布置

根據(jù)白蟻活動(dòng)痕跡和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，在蟻巢可能存在的區(qū)域布置2條雷達(dá)測(cè)線。其中2#測(cè)線為距水平位置零點(diǎn)9.0m處的垂直于1#測(cè)線的測(cè)線，具體測(cè)線布置見圖4-3?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試情況見圖3-2。

圖3-2    地質(zhì)雷達(dá)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試圖

3.5成果分析

雷達(dá)圖像已經(jīng)過濾波、反褶積、零點(diǎn)校正、增益調(diào)整等數(shù)據(jù)處理。圖像中橫坐標(biāo)為相對(duì)于水平位置零點(diǎn)的距離，每1m一個(gè)單標(biāo)，10m處雙標(biāo)，縱軸為深度，單位為m。

其色彩是按雷達(dá)發(fā)射波的幅度進(jìn)行填充，填充方案如下圖所示，黑色表示最弱反射，白色為最強(qiáng)正相反射，灰色為最強(qiáng)負(fù)相反射。

根據(jù)蟻巢特征分析，本次探測(cè)的雷達(dá)圖像上符合特征的異常區(qū)有7處，具體見表3-1。地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)圖像及解釋見附圖1～2。

       電法測(cè)線的起點(diǎn)定為水平位置零點(diǎn)，雷達(dá)測(cè)線的起點(diǎn)為距零點(diǎn)1.5m處（0+1.5），深度是根據(jù)選取的紅粘土相對(duì)介電常數(shù)計(jì)算所得，紅粘土相對(duì)介電常數(shù)取值10

4 高密度電法探測(cè)

4.1基本原理

高密度電法測(cè)試原理是根據(jù)被測(cè)體的電流和電位差在墻體長度、深度方向上的變化差異，進(jìn)行特征體的判讀和解釋。用該法在墻體中軸線上相同剖面采集數(shù)據(jù)后傳入計(jì)算機(jī)，用與之配套的處理軟件進(jìn)行處理，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行處理和濾波后，得到墻體的電性在墻體長度、深度方向上的變化分布圖。高密度電法測(cè)量系統(tǒng)工作原理見圖4-1。

圖4-1  高密度電法測(cè)量系統(tǒng)工作原理示意圖

4.2觀測(cè)方法

觀測(cè)系統(tǒng)采用固定斷面方式中的溫納法。溫納對(duì)稱四級(jí)裝置測(cè)點(diǎn)及勘探深度示意圖見圖4-2。

圖4-2  溫納對(duì)稱四級(jí)裝置測(cè)點(diǎn)及勘探深度示意圖

4.3測(cè)線布置

本次高密度電法在蟻巢可能存在的區(qū)域布置1條測(cè)線，且與地質(zhì)雷達(dá)的測(cè)線重合布置，以便兩種方法的相互驗(yàn)證。測(cè)線位置級(jí)布置見圖4-3。電極現(xiàn)場(chǎng)布置及測(cè)試見圖4-4。

圖4-3  地質(zhì)雷達(dá)及高密度電法測(cè)線布置示意圖

圖4-2  高密度電法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)線布置圖

4.4成果分析

根據(jù)高密度電法測(cè)試成果，符合白蟻蟻巢視電阻率特征的位置共5處。具體位置見表4-1。高密度電法測(cè)試成果見附圖3。

表4-1  蟻巢探測(cè)結(jié)果表

雷達(dá)探測(cè)到的2#異常區(qū)不在高密度電法測(cè)試剖面內(nèi)。3#和1#異常區(qū)在電法剖面上連在了一起。7#異常區(qū)，雷達(dá)圖像上該處反射信號(hào)較弱，拋物線反射波波形亦不完整，這可能是蟻巢所在位置不在測(cè)線正下方所致，高密度電法測(cè)試剖面在此處亦無明顯異常。

5開挖驗(yàn)證

根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)和高密度電法探測(cè)結(jié)果，1#、2#、3#、5#異常區(qū)進(jìn)行開挖，驗(yàn)證結(jié)果見表5-1及圖5-1～5-4。

表5-1  開挖驗(yàn)證成果表

根據(jù)開挖結(jié)果，開挖的異常區(qū)均找到白蟻巢穴，位置也比較準(zhǔn)確，驗(yàn)證了地質(zhì)雷達(dá)及高密度電法測(cè)試成果的正確性。

圖5-1  1#異常區(qū)開挖圖

圖5-2  2#異常區(qū)開挖圖

6 總結(jié)

1.根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)和高密度電法測(cè)試成果，兩種物探技術(shù)均能較準(zhǔn)確反映蟻巢異常區(qū)域，且兩種方法測(cè)試結(jié)果具有統(tǒng)一性。通過現(xiàn)場(chǎng)開挖進(jìn)一步驗(yàn)證的物探結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)說明物探技術(shù)在蟻巢探測(cè)中具有可行性。

2.現(xiàn)場(chǎng)操作來看，雷達(dá)探測(cè)效率較高，對(duì)異常區(qū)的定位更準(zhǔn)確，但是對(duì)場(chǎng)地環(huán)境要求也比較高，一般要求場(chǎng)地?zé)o障礙并且比較平坦；相對(duì)來說，高密度電法對(duì)場(chǎng)地要求較低，只需保證電極與地面有良好的接觸即可，并且不易受外界環(huán)境干擾，信號(hào)可靠度比較好。

附圖1    1#地質(zhì)雷達(dá)測(cè)線雷達(dá)圖像及解釋

附圖2    2#地質(zhì)雷達(dá)測(cè)線（5#蟻巢）雷達(dá)圖像及解釋

附圖3    高密度電法測(cè)試成果