露天矿滑坡体的探地雷达检测技术
雷达技术在露天矿边坡监测预警中的应用
雷达技术在露天矿边坡监测预警中的应用摘要：自21世纪以来我国对大型凿岩及装运设备进行了大力研发和应用，露天采矿技术得到了迅速发展，露天矿山的规模和效率得到了空前提高。
随着露天矿山开采深度的不断增加，边坡逐渐变高变陡，最终形成了大量的高陡边坡。
基于此，本篇文章对雷达技术在露天矿边坡监测预警中的应用进行研究，以供相关人士参考。
关键词：雷达技术；露天矿；边坡监测预警；应用引言近年来，随着露天矿边坡监测预警技术的迅速发展和各种型号边坡雷达的广泛使用，MSＲ真实孔径边坡雷达已经得到越来越多的市场应用和认可。
MSＲ边坡雷达预警系统相比其他传统的监测方法，有着监测精度高、安装方便、监测范围广等优势特点。
不仅能够为露天矿边坡监测体系建设提供理论基础，而且能够有效提升矿区开采安全性，促进我国矿业的发展。
一、露天矿概述既然我们要分析采场和排土场边坡稳定性的灾害预警技术，那么首先要对施工情况进行一定的探索，在采场和排土场的边坡稳定性进行分析的过程中以及相关灾害预警技术使用的过程中，我们一定要明确露天矿的具体概念以及露天矿的实际情况。
在我国大多数地区露天矿所面临的情况都是比较复杂的，主要是由于地理位置以及交通情况，人文因素等等所产生的影响，使得露天矿会存在着一定的危险因素。
而近些年来由于技术水平不断提高以及灾害预警技术的不断提高，露天矿的安全等级已经在不断地提高，不会出现传统意义上的大面积灾难，也不会给人们造成很严重的生命安全威胁。
在露天矿进行施工的过程中采场和排土场发挥着重要的作用，采场是进行挖矿以及矿石堆积的重要地点，而采场所形成的边坡问题也是比较多的，如何更好地分析其受力情况，如何更好地提高其安全等级，这些都是对财产进行改进过程中需要重点考虑的问题，而排土场主要是堆放一些废料，由于长期的工作所产生的问题也是比较多的，排土场逐渐地增高，问题也日渐地凸显出来。
二、边坡监测技术选择目前国内各大中型露天矿山应用比较多的边坡监测技术手段主要有GPS技术、GNSS技术及雷达技术等。
雷达技术在露天矿边坡监测预警中的应用张文强
雷达技术在露天矿边坡监测预警中的应用张文强发布时间：2021-05-20T10:18:48.117Z 来源：《基层建设》2020年第31期作者：张文强[导读] 摘要：自21世纪以来我国对大型凿岩及装运设备进行了大力研发和应用，露天采矿技术得到了迅速发展，露天矿山的规模和效率得到了空前提高。
山东联创矿业设计有限公司山东济南 250101摘要：自21世纪以来我国对大型凿岩及装运设备进行了大力研发和应用，露天采矿技术得到了迅速发展，露天矿山的规模和效率得到了空前提高。
随着露天矿山开采深度的不断增加，边坡逐渐变高变陡，最终形成了大量的高陡边坡。
由于受地质构造、地下水流、大气降水及爆破震动等因素影响，高陡边坡的稳定性极易发生突变。
一旦出现边坡失稳，会大幅增加片帮、滑坡等地质灾害的发生概率，严重威胁露天矿山的安全生产。
边坡稳定性问题一直是露天矿山安全生产的重大难题，也是最复杂的科学研究课题之一。
边坡稳定与否，是直接关系到露天矿山能否正常生产的重要前提，因此，有必要进行专门的边坡安全评价工程。
为了对边坡稳定性问题进行有效的风险管控，国内各大中型露天矿山纷纷启动了地质环境治理工程。
关键词：雷达技术；滑坡；监测；预警引言我国露天矿煤炭产量不断提高，生产规模不断扩大，相伴而来的是诸如片帮、崩塌、泥石流、地裂缝等露天矿边坡地面灾害的频繁发生，这些灾害不但影响了矿山的正常生产，而且对矿山工作人员安全构成了严重的威胁。
据不完全统计，目前我国各类露天矿山中有40%存在不同程度的边坡安全隐患。
随着露天矿开采深度的持续增加，边坡角度不断变陡，地应力释放不断加大，露天矿边坡安全形势变得非常严峻，对其进行三维形变监测是当前的技术重点和难点。
然而，“智慧矿山”对露天矿边坡地表三维形变监测精度和时空分辨率的要求越来越高，常规的形变监测技术无法满足高精度、高时空分辨率的三维形变监测需求，更无法实现露天矿边坡地表三维形变信息的实时连续非接触式测量。
滑坡防治工程勘查规范中的监测与预警技术及措施
滑坡防治工程勘查规范中的监测与预警技术及措施滑坡是一种重大地质灾害，给人们的生命和财产造成了巨大的损失。
为保障公众的安全，滑坡防治工程的勘查、监测与预警是其中至关重要的一环。
本文将介绍滑坡防治工程勘查规范中的监测与预警技术及措施。
一、勘查阶段的滑坡监测与预警技术1. 采集地质、地形和水文数据在滑坡防治工程的勘查阶段，需要获取地质、地形和水文数据。
通过地形观测、地质调查以及水文数据采集，可以全面了解滑坡发生的可能原因和机制，为后续的监测与预警提供依据。
2. 应用遥感技术遥感技术是一种跨越时间和空间的快速获取地面信息的方法。
利用卫星、飞机等载体传感器获取的图像数据，可以对滑坡进行监测与预警。
遥感技术可以检测滑坡的位移、形态变化等，提供及时准确的监测数据。
3. 地面测量与雷达监测地面测量与雷达监测是滑坡监测中常用的技术手段。
通过现场的测量和监测设备，可以实时检测滑坡的位移和地应力变化等。
同时，雷达监测可以通过无线电波对土体进行探测，得到土壤中的湿度和密度等信息，为滑坡预警提供数据支持。
二、施工阶段的滑坡监测与预警技术1. 数据采集与处理在施工阶段，需要采集和处理滑坡相关的各项数据。
包括滑坡位移、地应力、地下水位和降雨等数据，通过数据比对和分析，可以及时发现滑坡风险。
2. 建立监测预警系统在施工阶段，可以建立滑坡监测预警系统。
该系统包括数据采集仪器、监测点布设、数据传输与处理等设备和技术手段。
通过实时监测和预警，可以及时采取防治措施，保障工程的安全施工。
三、运营阶段的滑坡监测与预警技术1. 实时监测滑坡位移在运营阶段，需要实时监测滑坡的位移状况。
通过安装位移传感器等设备，可以实时采集滑坡的位移数据，及时掌握滑坡的变化趋势，为预警和防治措施提供依据。
2. 多参数综合监测除了位移监测之外，还可以进行多参数的综合监测。
包括地应力、地下水位、降雨量等多个因素的监测，通过综合分析，可以更加准确地判断滑坡的风险，并及时采取相应的预警措施。
露天矿滑坡体的探地雷达检测技术
关键词：露天矿山； 台阶边坡； 滑坡； 探地雷达检测
中图分类号：TD824. 73
文献标志码：A
GPR detection of open-pit landslide
WANG Yong-qiang，CAO Zhu，TAN Qin-wen，WU Zhi-tao
（ School of Environment and Resource，Southwest University of Science and Technology，Mianyang 621010，China）
滑坡后通常伴随有大量裂缝，在滑坡体的顶部因 拉应力形成张裂隙，趾部形成鼓张裂缝，两侧为羽状 裂缝，在滑坡体的内部因土体运动则出现较多裂隙。 滑坡体底部的滑动面因受较强挤压和剪切力作用，土 层的含水 量 和 矿 化 度 增 高［5］，从 而 使 滑 面 的 介 电 常
数与导电率相对于上下介质差异变大，形成较强电磁 波反射面。
本文以某露天矿滑坡为研究对象，提出用地质雷 达对露天矿山边坡进行无损探测，查清边坡或滑坡体 内部的地质构造及缺陷情况，从而为分析滑坡成因和 滑坡防治提供更为具体和针对性的基础数据资料。
1 地质雷达探测边坡的机理分析
1. 1 地质雷达的探测原理 地质雷达的工作原理是用无载波高速脉冲作为
探测地下目标的信号源，其脉冲参数因目标探测要求 而定。用宽带天线将高速脉冲转换成脉冲电磁波进 行辐射，一部分经发射天线直接到达接收天线形成直 达波，可用作地下目标深度的参考； 一部分进入地下 传播，当遇到地下目标或不同媒质界面时产生反射， 反射的电磁波经地表到接收天线形成反射波，反射波 相对地表反射的直达波出现的时间是电磁波从地表 到目标再从目标到地表传播所需的时间。当电磁波 在地下传播的速度已知时，即可求出地下目标或地下 界面的深度，并且反射波带有地下目标和地下媒质的 性质信息，对反射波进行分析，可以确定地下目标的 性质。当发射天线和接收天线在地表的相对位置固 定，而共同移动时可以得到一组反射信 息，从而发现地下目标。由于电磁波在不同电性，不 同形态的介质中传播时，其路径、强度、波形均随之变 化，因而可根据测得的波的传播时间、幅度、相位、波 形来判断介质的结构与深度。 1. 2 雷达探测矿山滑坡的可行性分析
雷达技术在露天矿边坡监测预警中的应用
ＳｅｒｉａｌＮｏ．６２０Ｄｅｃｅｍｂｅｒ．２０２０现 代 矿 业ＭＯＤＥＲＮＭＩＮＩＮＧ总第６２０期２０２０年１２月第１２期 国家重点研发计划资助项目：矿山环境地质灾害协同监测预警技术与装备（编号：２０１７ＹＦＣ１５０３１０３）；国家重点研发计划资助项目：露天矿超高边坡滑坡灾变机理与防控技术（编号：２０１６ＹＦＣ０８０１６０２）。
王立文（１９８９—），男，工程师，１１３１２２辽宁省抚顺市经济开发区滨河路１１号。
雷达技术在露天矿边坡监测预警中的应用王立文１，２ 韦忠跟１，２ 袁英杰３（１．煤矿安全技术国家重点实验室；２．煤科集团沈阳研究院有限公司；３．马钢（集团）控股有限公司南山矿业公司） 摘 要 为了保证露天矿地质环境治理及残矿回收工程的安全实施，避免边坡发生片帮、滑坡等地质灾害而造成人员生命及设备财产损失，凹山铁矿采用雷达技术，构建一套边坡稳定性监测预警系统。
该系统可以对凹山铁矿的高陡边坡进行２４ｈ不间断监测扫描，通过边坡雷达的位移云图、位移曲线及速度曲线快速识别出潜在的不稳定区域，依据滑坡历时位移曲线，预测未来一段时间内不稳定区域的变形演化趋势，实时掌握边坡的动态情况。
当不稳定区域出现加速变形并达到预警阈值时，系统及时发出临滑预警，人员及设备撤离，有效保障凹山铁矿的安全生产。
雷达技术不仅可以对高陡边坡的异常变形进行准确预测、预报，也可以为凹山铁矿编制突发地质灾害应急预案及制定残矿回收开采计划提供技术支持和决策参考。
关键词 雷达技术 滑坡 监测 预警ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４ ６０８２．２０２０．１２．０４４ 自２１世纪以来我国对大型凿岩及装运设备进行了大力研发和应用，露天采矿技术得到了迅速发展，露天矿山的规模和效率得到了空前提高。
随着露天矿山开采深度的不断增加，边坡逐渐变高变陡，最终形成了大量的高陡边坡。
由于受地质构造、地下水流、大气降水及爆破震动等因素影响，高陡边坡的稳定性极易发生突变。
地基雷达在露天矿监视边坡的应用
彩钢板挡风墙在伊敏煤电公司 ３ 个储煤场 的应 用取 得很 好 的防 尘效 果 。 在逐 步推广 到 大庆 油 田、 现
兰 屯粮厂 、 日希 勒 煤矿 、 莱若尔 煤矿 。 内蒙 古西 宝 扎 部 的大型 煤矿 企 业也 在着 手建 设挡 风墙 。彩 钢 板挡
风墙 还 适 用 于发 电厂 、 煤厂 、 口、 头 、 铁 、 洗 港 码 钢 建
温控 中的应 用 ［ ］ 山西建 筑 ，０ ６ ３ （ ８ ：０ — ０ ． Ｊ． ２ ０ ，２ １ ） １２ １ ３ ［０ 邵 勤 ， １］ 胡立 平 ， 正平 ． 沈 冷却水 管降温 法在 大体积 混 凝
［ ］ 志缙． 层建 筑施 工手 册 ［ ． 一 版 ， 京 ： 国电 ４赵 高 Ｍ］第 北 中
５ 结 语
外线 ， 抗老化 能力 强 ， 应温度为一 Ｏ ０ｃ 使 用 适 ４ 一８ 。 ， 寿命大于 ２ 年 ， ０ 设计抗风能力为 ５ Ｏ年一遇大风 ， 使
用 过程 中不用 维修 。挡 风 板颜 色 可根 据用 户 的要 求 或周 边环境 来 选定 。
４ 矿 山煤 场 钢 制 彩钢 板 挡 风 墙 应 用 效 果 及经 济 成
可 进行 监视 。
研究报告共 ３ ９页 ， 出版 号 ２０ ０６ ， ０３ ０６ 详细列 出计算公式和算图 。全文 （ａ 文件 ） ｐｌ 可在 Ｎ Ｏ Ｈ网页 ｈｐ ／ ｗｃｃ ＩＳ ｔ： ｗ ． ． ｔ／ ｗ ｄ ｇｖ ｌ ｈ ｉ ｎ／ ｂ／ｄ ／０６ １６ ｄ下载。 ｏ ｎ ｓ／ ｎ ｇ ｕｓ ｆ２ ０— １． ｆ ／ｏ ｍ ｉ ｐ ｐ ｓ ｐ 报告附插图 ｌ ７幅， 附录 １雷达科学和附录 ２ 测定原始数据 ， ： ： 引用参考文献
力 出版社 ，９ １ １９ ．
雷达遥感技术在山体滑坡数据采集与分析中的应用研究与实践
雷达遥感技术在山体滑坡数据采集与分析中的应用研究与实践随着全球气候变暖和人类活动的加剧，山体滑坡频繁发生。
而山体滑坡灾害会给生命财产带来极大威胁，因此预测和识别山体滑坡是一项重要的工作。
传统的山地监测方法，比如GPS和传感器，存在不灵敏或受电量限制等问题，而雷达遥感技术可以获取更灵敏的数据来识别和监测山地滑坡。
本文将探讨雷达遥感技术在山体滑坡数据采集与分析中的应用研究与实践。
一、雷达遥感技术的基本原理雷达遥感技术是利用雷达系统中发射机所发射的电磁波，经过天空散射、地面反射等过程，对地物进行扫描和探测的一种技术。
雷达探测的原理是通过发射一定的电磁波并接受被地面散射回来的电磁波，通过分析两者之间的差异来获取目标物体的相关信息。
二、雷达遥感技术在山体滑坡监测中的应用1. 数据采集雷达遥感技术可以获取跨越多个研究区域的内部面部的一组连续数据，可以检测地表形貌和形态变化。
相对于传统的数据采集方法，雷达遥感技术可以大大减小数据采集成本以及提高采集效率。
2. 数据分析通过分析雷达遥感技术采集的数据，可以确定和预测山地滑坡的危险程度和规模，为地质灾害预防提供重要依据。
此外，雷达遥感技术还可以表征地形特征变化，最终实现对地形演化与反演的高效处理。
三、雷达遥感技术在山体滑坡监测中的实践案例随着雷达遥感技术的不断发展，它在实践中的应用范围也越来越广泛。
例如，中国科学院和欧洲空间局开展了卫星SAR技术监测喜马拉雅山南段山地地质灾害的合作项目，充分利用SAR技术中的干涉测量技术和合成孔径雷达(SAR)干涉技术获取地表形变的高清地图，及时发现地震灾害和山地滑坡。
四、总结本文探讨了雷达遥感技术在山体滑坡数据采集和分析中的应用研究与实践，该技术可以弥补传统监测方法的局限性，提高数据采集和分析效率。
同时，针对实践中的一些案例，说明雷达遥感技术是一种非常实用的地质灾害监测方法，具有很大的发展潜力。
SSR雷达在露天矿边坡预警系统中的应用
SSR雷达在露天矿边坡预警系统中的应用祁晓鑫摘要：刚果（金）某露天应用SSR雷达建立了露天矿边坡片帮、崩塌、滑坡实时监控预警系统。
通过SSR雷达监测边坡的位移值和位移速率的变化曲线来判断矿区边坡的稳定性，对边坡的片帮、崩塌、滑坡等危害进行实时、动态监控，并提供预报，以确保采场内生产作业安全。
关键词：ssR边坡雷达；边坡监测；预警系统露天矿开采受剥采比的影响大都采用高陡边坡的开采方式，由于边坡角大、地质因素复杂，边坡极易受爆破震动和雨水冲刷的影响进而引发边坡事故，这也给采场内的人员和设备的安全带来了极大的安全隐患。
因此，对边坡稳的稳定性进行监测，以确保采场内的生产安全势在必行。
本文主要介绍了刚果（金）某露天矿选用SSR雷达对露天矿边坡的稳定性进行实时动态监测，并且对边坡滑坡等地质危害进行了准确的预报，利用该边坡监测雷达最大限度地减少了露天矿边坡地质灾害事故所带来的危害。
同时，还能在矿坑内存在边坡稳定性隐患的区段实现生产效率的最大化。
边坡雷达在该露天矿运行期间，矿坑下作业人员伤亡率和作业设备损坏率均为零，为该露天矿的安全生产做出了突出的贡献1.SSR边坡雷达1.1SSR边坡雷达工作原理SSR边坡雷在监测边坡变型时，雷达扫描自边坡表面的顶部向底部反复进行，并将监测到的数据经由无线电传至初级监测站，工程技术人员通过对两次相邻扫描位移量的变化进行比较来确定边坡的稳定性。
SSR边坡雷达向边坡发射高频电磁波（rrx），信号指向岩壁，再接受边坡反射回来的电磁波（R）（），如图1所示。
SSR边坡雷达对边坡进行重复扫描的过程中，SSR边坡雷达系统会对扫描到的相邻两次数据的相位差进行比较，来计算边坡岩体的位移，如图2所示。
1.2SSR边坡雷达优势SSR边坡雷达可以沿整个岩壁表面并无需与岩壁发生任何接触，进行连续的，次毫米级精度测量。
而且该系统的测量绝大部分不受雨水、灰尘或烟雾的影响。
可以保证露天矿山的安全生产及经济效益和生产的连续性，达到对边坡进行实时监测并及时预报可能发生的边坡灾害事故。
科技成果——矿山边坡合成孔径雷达监测预警系统
科技成果——矿山边坡合成孔径雷达监测预警系统技术开发单位中国安全生产科学研究院研发中心适用范围边坡合成孔径雷达监测预警系统（简称边坡雷达或S-SAR）基于地基合成孔径雷达差分干涉测量技术，能够对地表微小形变进行高精度测量。
该系统能够对露天矿边坡、排土场边坡、尾矿库坝坡、水电库岸和坝体边坡、山体滑坡、大型建筑物的形变、沉降等实施大范围连续监测，可广泛用于重要工程安全保障、健康评估和应急抢险，对各种坍塌灾害进行预警预报。
和传统的全站仪、GPS等监测手段相比，具有全天时、全天候、大范围区域、远程、高精度监测的技术优势，开创了全新的边坡位移形变监测方式，具有十分广阔的推广应用前景。
成果简介边坡雷达的基本原理是基于地基合成孔径雷达差分干涉测量技术。
通过地基合成孔径雷达技术，在距离向利用脉冲压缩实现高分辨率，在方位向通过波束锐化实现高分辨率，从而获取观测区域的二维高分辨率图像。
通过差分干涉测量技术，把同一目标区域、不同时间获取的二维高分辨率图像结合起来，利用各像素点的相位差反演获得被测区域的高精度形变信息。
再利用网络远程控制系统实现全天候自动监测，当边坡变形量和变形速率达到预警级别时，提前发出灾害预警。
关键技术关键技术一：高可靠自动化运行的高精度雷达系统技术。
采用双通道一次变频，减少中间环节的噪声影响；采用具有镜频抑制能力的混频方案，减少前端滤波环节，降低噪声系数；采用高稳定时基，优化本振设计，提高频谱纯度指标；使得雷达在实现大带宽的同时，将雷达长期幅相误差控制到0.3dB和1°以内，满足了亚毫米级形变监测要求，突破了高稳定的宽频带雷达收发测量这一技术难题。
相较于星载、机载雷达测绘应用，同时兼顾近、远距的边坡监测需要是边坡监测雷达需要进一步解决特殊问题，提高隔离度和接收灵敏度，提高相位的同步性和处理速度。
对运动控制系统、雷达系统及数据处理系统进行了高可靠集成，引入同步反馈控制机制，实现高精度运动系统和雷达系统的同步集成控制；通过系统微型化、模块化设计，提高边坡雷达系统的可靠性和易维修性；采用全封闭结构设计，增强了可靠性和环境适应性。
边坡雷达介绍
一、边坡雷达介绍边坡雷达（SSR）是一套用于露天矿区的边坡稳定性测量和监测的设备。
其主要作用是采集数据，并通过无线网络系统将数据传输到监测点计算机，最终在监测点计算机或者办公室终端计算机上显示边坡变形数据及设置报警。
使地质工程师和矿区作业人员有信心地跟踪边坡变形情况，并可在优化安全性和生产效率时实施风险管理。
边坡雷达可以沿整个岩壁表面并无需与岩壁发生任何接触，进行连续的，次毫米级精度测量。
而且该系统的测量绝大部分不受雨水、灰尘或烟雾的影响。
可以保证露天矿山的安全生产及经济效益和生产的连续性，达到对边坡进行实时监测并及时预报可能发生的滑坡、避免生命财产安全事故的目标。
该系统应用了澳大利亚GroundProbe公司开发的软件SSRViewer Suite 4，用以显示和监测岩壁的运动过程。
SSRViewer Suite 4软件采用一套独特的方法来监测岩壁形变和设置报警，使系统与紧急工作程序完全融为一体。
图1-1 边坡雷达在矿坑中的应用二、边坡雷达组成边坡雷达由硬件及软件两部分构成。
硬件由远区域电源（RAPS）、显示器（Display Unit）、计算机电子箱（CEB）、雷达电子箱（REB）、盘子（Dish）、天线（Feedhorn）和拖车（Trailer）等组成（如图2-1）。
软件主要为SSRViewer Suite 4，其中又包括了SSRControl、SSRViewer、Elink、Wall Starter Wizard、VNC、WebUpload等。
图2-1 边坡雷达硬件组成下面介绍边坡雷达几种主要部件：1、远区域电源边坡雷达系统提供了一套保证长时间稳定供电的备用电源（远区域电源），借助于柴油发动机的动力，为整个系统提供了持续的12V直流电源。
远区域电源如图2-2所示。
图2-2远区域电源2、显示器显示器的作用是联系工作人员和边坡雷达系统的沟通。
备用电源如图2-3所示。
图2-3显示器3、CEB和REB（计算机电子箱和雷达电子箱）CEB（计算机电子箱）为边坡雷达系统提供计算机控制。
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该检测技术在应用中需要注意以下几个问题： （ 1） 一般来讲，地质雷达的探测深度在 0 ～ 50 m 之间，土体含水率越高，探测深度越浅。虽然降低天
线频率，可以提高探测深度，但是探测的分辨率会降 低，可能会使一些较小的地质缺陷无法被探测到。所 以，要根据探测深度和地质结构的尺寸选择合适的探 测天线。在雷达探测过程中，要尽量避免天线周边金 属物和电磁波的影响，最大程度地减少背景杂波的干 扰，以免影响后期的图像分析和解释。
第 36 卷第 7 期 2011 年 7 月
煤炭学报 JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETY
文章编号：0253 － 9993（2011）07 － 1093 － 05
Vol． 36 No． 7 July 2011
露天矿滑坡体的探地雷达检测技术
王永强，曹 竹，谭钦文，吴治涛
（ 西南科技大学 环境与资源学院，四川 绵阳 621010）
中下部： 仅在 3940 平台发现两条剪切裂隙，长度 分别为 4. 40、6. 20 m，阶面高差 8 ～ 10 cm，呈平行产 出，产状： 140°∠55° ～ 68°。
下部： 按照滑坡所受力状态分析，下部应有与滑 动面相互 垂 直 的 鼓 张 裂 缝 出 现，从 生 产 处 观 察 情 况 看，目前尚未发现鼓张裂缝。
天然地基的土层都具有成层性，而滑坡会使天然 土体产生错动并伴随产生大量裂缝和裂隙。因为各 种软土层的颗粒成分、组成、孔隙比、含水量等存在一 定的差异，当电磁波遇到这些物性差异土层的界面时 便发生反 射，由 反 射 波 的 特 征 可 判 断 它 们 之 间 的 层 位。对于土层中的软弱夹层（ 如有机质土） ，因含有 腐殖质，含 水 量 和 孔 隙 比 更 大，更 有 别 于 一 般 软 土 层［4］。
矿山现开采的主要区域滑坡现象比较严重，给生 产安全造成很大危险。因此，此次雷达探测的侧线主 要布置在采区滑坡顶部、中部和底部，从上到下共布
第7 期
王永强等： 露天矿滑坡体的探地雷达检测技术
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置 4 条测线（ 编号分别为Ⅰ—Ⅰ'、Ⅱ—Ⅱ'、Ⅲ—Ⅲ'、 Ⅳ—Ⅳ'） ，平面布置如图 1 所示，该滑坡体边界是通 过地表观测后确定的实际滑坡体。地质雷达探测后， 对采集数据进行处理和解释，可根据图像的分层和异 常信息对照滑坡体剖面进行分析，从而判断滑坡体内 部具体 地 质 特 征 情 况，为 防 治 滑 坡 体 提 供 基 础 资 料。
Abstract： Proposed a method to detect slope，that was GPR detection in open-pit mine slope． The GPR detected the internal geological structure of the open-pit mine slope，and then contrast the radar detected image with forward simulate and the Janbu method stability calculation results． The results show that firstly，radar detection images of slope internal structures conform to the landslide characteristics of the exposed surface； secondly，circular arc form of stability calculation of landslide is basically identical with the radar detection images； thirdly，radar detection results also reveals the internal potential geological defects of open-pit mine slope． The research results show that GPR can detect geological structure and internal defects in open-pit mine slope． Key words： open-pit mine； steps slope； landslide； GPR detection
从现状来看，该滑坡在 3940 平台处，下部的岩土 受强烈挤压使下部岩土略有上翘。 2. 2 雷达探测与解析 2. 2. 1 雷达选型与测线布置
本次采用美国 GSSI 公司生产的 SIR20 型地质雷 达仪进行探测。天线频率选用低频组合天线，频率在 15 ～ 80 MHz 之间，可自行组合使用。根据矿山的实 际情况，选用了 20 和 40 MHz 两种天线，探测深度可 达 0 ～ 50 m［6］。
或具滑 坡 危 险 的 潜 在 不 稳 定 边 坡 占 边 坡 总 长 度 的 15% ～ 20% ，个别露天矿山甚至高达 30% 以上［3］。
露天矿山的边坡稳定既关系到矿山的安全开采， 又直接影响矿山开采的成本。因此对矿山边坡稳定 性的研究多年来一直是个热点课题，各类机构和人员 从边坡稳定的机理、预测预报的方法和边坡的加固治 理等方面进行了大量的研究。近年来边坡稳定性研 究得到蓬勃发展，如断裂力学方法、耗散结构理论、神 经网络方法、基因遗传算法、人工智能专家系统方法、 随机模拟理论、模糊概率分析、动静分析方法、土壤的 流失 方 程、运 用 FLAC 数 值 计 算、物 理 模 拟 试 验、 Monte-arlo-Sarma 法、三维有限元方法、离散元方法及
收稿日期：2010 － 11 － 30 责任编辑：常 琛 作者简介：王永强（ 1978—） ，男，陕西西安人，讲师。Tel： 0816 － 2692590，E － mail： 308587@ qq. com
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煤炭学报
2011 年第 36 卷
极限平衡法等在边坡稳定性研究领域都取得了一系 列的成就［1］。这些方法都用理论计算定量的对露天 矿边坡的稳定性进行研究，缺乏对边坡内部地质情况 的进一步探究，也无法较好地解释由于边坡内部缺陷 引起的滑坡现象。
摘 要：提出了使用探地雷达检测露天矿山边坡的方法。通过探地雷达探测实际露天矿山边坡，反
演分析解释沿测线的雷达图像，结合雷达正演模拟计算，对比 Janbu 法稳定性计算结果发现： 雷达
探测边坡内部构造的图像与地表出露的滑坡特征相符，与稳定性计算形成的圆弧滑坡面也基本吻
合，而且雷达探测结果还揭示了台阶边坡内部潜在的地质缺陷。探测结果证明，探地雷达检测露天
根据相关文献提供的资料，我国由露天开采的矿 石产量占有相当大的比重，目前 90% 左右的铁矿石 采用露天开采，有色金属矿石 52% 左右，化工原材料 接近 100% ，露天煤矿 4% 左右［1］。在露天矿山的开 采过程中，由于台阶边坡的失稳形成的滑坡事故对人 员生命和财产安全造成了巨大的危害。矿坑边坡上 的土体、岩体或其他碎屑堆积物如煤矸石等，在重力 和水的作 用 以 及 其 它 原 因 的 作 用 下，沿 一 定 软 弱 面 （ 滑动面） 整体下滑的现象称为矿区滑坡。矿区滑坡 主要为碎屑堆积层滑坡和沉积层滑坡。矿区滑坡很 少有完整 的 地 貌 形 态，滑 动 面 通 常 也 不 完 整［2］。 据 我国若干大中型露天矿山的不完全统计，不稳定边坡
露天矿山滑坡在发展过程中，会出现裂隙、滑动 面等物理特征，而探地雷达的电磁波信号在遇到这些 滑坡特征时具有明显的变化，所以地质雷达探测矿山 滑坡具有可行性。
2 某露天矿山滑坡体的雷达探测
2. 1 矿山滑坡体情况 2. 1. 1 滑坡体物质构成
滑坡体上部以松散的坡积物为主，局部见深灰色 板岩的基岩露头； 中部见碎裂板岩、构造碎裂岩、松散 坡积物； 下部为构造碎裂岩。滑坡体较为松散、破碎， 稳定性较差。 2. 1. 2 滑坡裂缝发育状况
（ 2） 使用探地雷达探测之前，需要对整个滑坡体 现场进行踏勘，了解工程地质情况，掌握滑坡体的基 本轮廓，表面裂隙类型、发展速度和分布等信息，在此 基础上布置测线。另外，在雷达图像的反演分析中， 可以利用已知的工程地质和滑坡体踏勘信息，进行辅 助分析，对比印证反演分析结果，提高分析的准确性。
（ 3） 探地雷达检测技术作为一种物探手段，其反 演分析具有多解性。为了能够明确判断雷达图像所 反映的地质结构特征，可以利用雷达正演模拟计算辅 助分析，相互对比印证，从而得到更为可靠的分析结 果。 2. 2. 2 雷达探测图像反演分析
滑坡后通常伴随有大量裂缝，在滑坡体的顶部因 拉应力形成张裂隙，趾部形成鼓张裂缝，两侧为羽状 裂缝，在滑坡体的内部因土体运动则出现较多裂隙。 滑坡体底部的滑动面因受较强挤压和剪切力作用，土 层的含水 量 和 矿 化 度 增 高［5］，从 而 使 滑 面 的 介 电 常
数与导电率相对于上下介质差异变大，形成较强电磁 波反射面。
矿山：露天矿山； 台阶边坡； 滑坡； 探地雷达检测
中图分类号：TD824. 73
文献标志码：A
GPR detection of open-pit landslide
WANG Yong-qiang，CAO Zhu，TAN Qin-wen，WU Zhi-tao
（ School of Environment and Resource，Southwest University of Science and Technology，Mianyang 621010，China）
上部： 位于 4020 平台（ 具体标高 4 027. 078 m） ， 即滑坡体 西 北 边 界 上 部。 主 要 为 拉 张 裂 隙，在 标 高 4 027. 078 m呈弧形转弯，拉张裂缝长 0. 50 ～ 1. 67 m， 宽 0. 1 ～ 17. 0 cm，裂缝深度不清。