1 概况

丰城市泉港镇坑里村发现白蚁活动迹象，该村内有一土坡高地，土质为红粘土，坡上植树主要为樟树，是白蚁喜爱的生活环境。

为探查白蚁蚁巢位置，并探索合理有效的物探手段，通过分析蚁巢的物理特性，本次探测选用了地质雷达和高密度电法两种物理探测技术。

2 白蚁巢穴的物理性质

白蚁是群体生活的社会性昆虫，它们生活的中心就是蚁巢，白蚁筑巢具有以下的特点：一是隐蔽性，白蚁主巢位于地下，一般埋深0.3～3m左右，多在2m以内；二是规模较大，白蚁蚁巢一般由主巢及围绕四周的众多副巢组成，巢内土被白蚁掏空，蚁巢形态多呈椭球形。副巢埋深较浅（副巢不一定浅，副巢主要分布在主巢周围），直径较小，常为0.2～0.3m。而主巢直径多在0.6～2m之间。

根据对白蚁巢的调查可以看出它与周围介质存在以下的物理差异。电性差异：蚁巢是由白蚁用体液和土筑成的椭球形状结构，巢内有空腔，因此，蚁巢的电阻率比周围土体高几十倍，与周围土体相比是一个明显的局部高阻体。密度差异：蚁巢与周围土体相比是明显的低密度体；电磁波反射特征：因为蚁巢的型体基本为近似球体结构，因此雷达波在到达蚁巢顶面时的反射波特征应为抛物线形态，并且因为土壤的介电常数与空气的介电常数有较大的差异，反射波为同相反射并且幅值较大。

3 地质雷达探测

3.1方法与原理

地质雷达是根据电磁波在不同介质中传播特性不同的原理进行工作的，由地质雷达发射天线（T）发出的电磁脉冲向地下传播，在存在电性差异的界面产生反射，反射波被雷达接收天线（R）接收并被仪器记录下来。反射脉冲总是滞后于发射脉冲一段时间，这个时间是电磁脉冲通过穿透介质的速度和目标体埋藏深度的函数，即

t = 2z/v

式中：t—电磁波的双程走时，ns，1ns=10^-9s；

  z—为目标体的埋藏深度，m；

  v—为电磁波在穿透介质中的传播速度，m/ns。

发射的电磁脉冲信号以时间和振幅的函数记录下来，称之为一次扫描。当收发天线沿地面移动时，记录地面不同位置上的多次扫描，得到时间域脉冲信号的剖面，构成地质雷达记录。地下不同的介质一般具有不同的介电常数，电磁波在不同介电常数的界面会产生反射，通过对反射波的振幅及相位等波形特征进行研究，即可对地下目标体的性状作出一定程度的判别。

图3-1    地质雷达基本原理示意图

3.2仪器设备

主机为美国劳雷公司生产的GSSI SIR20型地质雷达（TG1067），在满足探测深度的前提下具有最大的分辨率，综合考虑，选配中心频率为400MHz的探测天线。

3.3参数设置

观测系统的主要参数为：增益为5点线性增益，时窗长度为40ns，探测深度约2m。主频400MHz，高频截止频率800 MHz，低频截止频率为100MHz。

3.4测线布置

根据白蚁活动痕迹和现场环境，在蚁巢可能存在的区域布置2条雷达测线。其中2#测线为距水平位置零点9.0m处的垂直于1#测线的测线，具体测线布置见图4-3。现场测试情况见图3-2。

图3-2    地质雷达现场测试图

3.5成果分析

雷达图像已经过滤波、反褶积、零点校正、增益调整等数据处理。图像中横坐标为相对于水平位置零点的距离，每1m一个单标，10m处双标，纵轴为深度，单位为m。

其色彩是按雷达发射波的幅度进行填充，填充方案如下图所示，黑色表示最弱反射，白色为最强正相反射，灰色为最强负相反射。

根据蚁巢特征分析，本次探测的雷达图像上符合特征的异常区有7处，具体见表3-1。地质雷达探测图像及解释见附图1～2。

       电法测线的起点定为水平位置零点，雷达测线的起点为距零点1.5m处（0+1.5），深度是根据选取的红粘土相对介电常数计算所得，红粘土相对介电常数取值10

4 高密度电法探测

4.1基本原理

高密度电法测试原理是根据被测体的电流和电位差在墙体长度、深度方向上的变化差异，进行特征体的判读和解释。用该法在墙体中轴线上相同剖面采集数据后传入计算机，用与之配套的处理软件进行处理，在计算机上进行处理和滤波后，得到墙体的电性在墙体长度、深度方向上的变化分布图。高密度电法测量系统工作原理见图4-1。

图4-1  高密度电法测量系统工作原理示意图

4.2观测方法

观测系统采用固定断面方式中的温纳法。温纳对称四级装置测点及勘探深度示意图见图4-2。

图4-2  温纳对称四级装置测点及勘探深度示意图

4.3测线布置

本次高密度电法在蚁巢可能存在的区域布置1条测线，且与地质雷达的测线重合布置，以便两种方法的相互验证。测线位置级布置见图4-3。电极现场布置及测试见图4-4。

图4-3  地质雷达及高密度电法测线布置示意图

图4-2  高密度电法现场测线布置图

4.4成果分析

根据高密度电法测试成果，符合白蚁蚁巢视电阻率特征的位置共5处。具体位置见表4-1。高密度电法测试成果见附图3。

表4-1  蚁巢探测结果表

雷达探测到的2#异常区不在高密度电法测试剖面内。3#和1#异常区在电法剖面上连在了一起。7#异常区，雷达图像上该处反射信号较弱，抛物线反射波波形亦不完整，这可能是蚁巢所在位置不在测线正下方所致，高密度电法测试剖面在此处亦无明显异常。

5开挖验证

根据地质雷达和高密度电法探测结果，1#、2#、3#、5#异常区进行开挖，验证结果见表5-1及图5-1～5-4。

表5-1  开挖验证成果表

根据开挖结果，开挖的异常区均找到白蚁巢穴，位置也比较准确，验证了地质雷达及高密度电法测试成果的正确性。

图5-1  1#异常区开挖图

图5-2  2#异常区开挖图

6 总结

1.根据地质雷达和高密度电法测试成果，两种物探技术均能较准确反映蚁巢异常区域，且两种方法测试结果具有统一性。通过现场开挖进一步验证的物探结果的准确性，同时说明物探技术在蚁巢探测中具有可行性。

2.现场操作来看，雷达探测效率较高，对异常区的定位更准确，但是对场地环境要求也比较高，一般要求场地无障碍并且比较平坦；相对来说，高密度电法对场地要求较低，只需保证电极与地面有良好的接触即可，并且不易受外界环境干扰，信号可靠度比较好。

附图1    1#地质雷达测线雷达图像及解释

附图2    2#地质雷达测线（5#蚁巢）雷达图像及解释

附图3    高密度电法测试成果