三维探地雷达技术在道路塌陷空洞探测中的应用

三维探地雷达在道路地下病害体检测中的应用研究摘要：三维探地雷达在道路地下病害体检测中具有广泛应用前景。

本文介绍了三维探地雷达的原理、技术特点及其在道路地下病害检测中的应用。

通过对三维探地雷达的实验数据分析，得到了可靠的地下病害信息，并提出了进一步改进和优化的建议，以期为相关工作人员提供借鉴参考，并助力相关行业实现健康稳定的发展。

关键词：三维探地雷达；地下病害；道路检测；引言：道路是城市的重要组成部分，对于城市的交通、经济和社会发展具有重要的作用。

然而，由于车辆和天气等因素的影响，道路的使用寿命受到很大的限制，地下病害也时常发生，给道路的使用和维护带来了很大的困难。

因此，道路地下病害的检测和诊断非常重要。

传统的道路地下病害检测方法主要采用视觉和声波探测等技术，但这些方法存在诸多缺陷，如受环境和设备的限制，易受到噪声和干扰，而且无法获取准确的地下信息等。

因此，需要开发一种更加高效和准确的地下病害检测技术。

近年来，三维探地雷达成为了一种新兴的地下病害检测技术。

相比传统的检测方法，三维探地雷达具有更高的探测深度和分辨率，更强的抗干扰能力，能够获取更为准确的地下信息。

因此，三维探地雷达在道路地下病害检测领域中具有广泛的应用前景。

一、三维探地雷达的原理和技术特点三维探地雷达是一种基于电磁波的地下病害探测技术。

它利用雷达发射出的电磁波在地下物体与介质之间反射和散射的特性来获取地下物体的位置、形状和性质等信息。

在实际应用中，三维探地雷达通常使用多次采样和成像技术来获取地下病害信息。

具体来说，它将地下物体的位置、形状和性质等信息通过雷达探测和数据处理等技术，转换成数字图像和数字数据，然后再通过三维成像和分析等技术，得到地下病害的详细信息。

三维探地雷达在道路地下病害检测中的优点是不可忽视的。

相比传统的地下病害探测方法，它具有更高的探测深度和更高的分辨率。

在道路工程中，一些地下病害，如龟裂、沉降、隆起等问题，可能位于较深的地下，传统的探测方法难以准确检测。

二维、三维地质雷达在城市道路塌陷中的应用发表时间：2020-12-29T13:40:39.490Z 来源：《科学与技术》2020年26期作者：孙宇李彪[导读] 随着城市化进程的不断进步和发展，推进和带动了我国城市道路的建设孙宇李彪中国冶金地质总局地球物理勘查院河北省保定市 071000摘要：随着城市化进程的不断进步和发展，推进和带动了我国城市道路的建设，城市道路规模的不断壮大也引发了一些安全的问题。

由于自然因素和人为因素导致城市道路地面塌陷，给人们的生活带来了一定的安全隐患。

路政相关部门针对这种情况开展了一些城市道路安全隐患的调查，对地面塌陷灾害的预防性灾害进行判断，将路面塌陷隐患消除在萌芽当中。

城市地面塌陷隐患的排除，是当地政府的责任，通过相关技术人员对城市地面塌陷原因进行分析和了解，采用相关地理信息技术在城市道路地下隐患区域进行勘察和检测，并结合实际情况，对地面塌陷灾害的隐患位置进行准确的定位，利用先进的物理探测方法对城市区域进行实际的勘察，地质雷达技术在近些年得到了进一步的发展，并进行了二维和三维的技术拓宽，通过广泛的应用和推广，在城市道路地面塌陷预防和排查工作领域发挥着重要的作用。

关键词:二维三维地质雷达;城市道路;塌陷隐患;应用分析引言:随着城市化进程加快，城市道路的建设工程也变得日益壮大[5-6]，城市道路地下设施的扩展和建设中，需要引起相关部门注意的是，大范围建设会产生或者引发一些地质灾害问题，其中城市道路发生塌陷的事故很多，给我国城市的建设发展和人民的生命安全带来一定的威胁，基于以上的分析和了解[1-2]，相关部门开始对城市道路塌陷问题加以重视，并积极的开展了一些预防和防治措施。

地质雷达探测系统被广泛应用到城市道路塌陷预防和监测工作中，给相关地质部门提供了准确的地质探测信息[3-4]，提高了城市预防道路发生灾害和抵抗灾害的能力，经过地质部门对地质雷达探测技术的应用和推广，地质雷达的性能和业务范围得到了很大的完善和提升，实现了地质雷达从二维向三维的转化，在探测效果上实现了地质三维的过渡[7-8]，并在三维地质探测工作中取得了更大的成绩。

三维探地雷达图谱识别技术在城市道路塌陷隐患检测中的应用摘要：城市地下病害体诱发的塌陷事故频繁发生，造成巨大的经济损失和不良社会影响。

地下病害体具有隐蔽性、突发性、难以提前预测等特点，为了提前发现、及时处置地下病害体，传统的路面结构病害检测属于破损性检测，耗费人力多、周期长、恢复交通慢。

本文应用三维雷达在检测路段的检测结果，分析三维雷达检测图谱中特征波形对应的病害类型，发现探地雷达方法对道路浅层隐蔽性病害体识别应用效果好，为相关部门制定针对性的处理措施提供依据和城市道路安全运行提供有力支撑。

1 探测方法技术地质雷达（GPR）是通过发射天线向探测体内发射电磁波，利用接收天线接收来自目标体界面的反射波（图1）。

根据电磁波传播理论，电磁波在穿过层状介质时，遇到上下不同介质层，电磁波产生折射与反射，由接收天线接收介质反射的回波信息，经计算机对接收的信号及信息进行分析处理。

电磁波在介质传播过程中，其传播速度V主要是由介质的介电常数决定，当碰到与周围介电常数不同的目标体边界时，将产生反射波，并由接收天线接收，从而达到探测目的。

图1 探地雷达原理示意图2 数据处理、解译为突出有效波，提高雷达记录的信噪比和分辨率，提供和显示记录中包含的与地下目标体的位置、形态、结构和属性等有关的信息，通常采用的数据处理方法有：去除直达波、时间滤波、背景去除、时间增益、通过对处理后的雷达数据体进行针对性的切割，即可得到地下异常体或目标体的轮廓、位置等多种地下信息，取得可靠的检测成果。

3 地下病害体分类及地质雷达图谱特征地下病害体主要有脱空、空洞、疏松体和富水体等类型，不同的地下病害在地质雷达剖面上有不同的特征，具体图谱特征见表1。

表1地下病害体的地质雷达图谱特征（1）正常路面基层的标准雷达异常图像由于路面为层状结构，每一层铺筑的材料具有一定的介电性差异，因此，对于正常路面基层的雷达异常图像的波相同相轴或色谱图将呈现为近水平线型展布，每一层内的信号强度基本一致，反映在图像上无明显变化。

地质雷达技术在公路隧道质量检测中的应用摘要：目前公路隧道工程中，常常出现衬砌背后空洞、衬砌厚度不足等质量缺陷。

本论述以某公路隧道建设工程为例，通过对隧道部分段落的隧道衬砌进行地质雷达无损检测，波形图数据处理分析，及时发现隧道施工过程中容易出现的质量缺陷，加强隧道施工过程质量管控，为后续施工提供数据支撑，达到消除隧道质量隐患和提升隧道施工质量的目标。

关键词：地质雷达；衬砌；无损检测；电磁波1.地质雷达检测原理及应用条件地质雷达检测的基本原理是采用电磁波探测技术，利用电磁波在不同介质中传播所产生的反射现象和数据差异来分析具体的地质情况，如图1所示。

从原理上讲，地质雷达类似于声纳设备，发射机发射脉冲电磁波讯号，该电磁波讯号在岩层、土壤等介质中传播，在传播过程中遇到与所检测的岩层、土壤等不同介质的物体时会发生反射，接收机拾取所反射的信号，记录它并在相配套的计算机软件中显示为不规律的波形图像，根据所显示的波形图像可判断地下物体的位置和距离，用于检测各种地下构筑物。

图1 地质雷达工作原理地质雷达发射电磁波所造成的反射是由电磁波传播介质中电阻抗的变化产生的，在地质雷达频率范围内，地下介质的电阻抗变化主要由相对介电常数的变化决定，反射系数R如式1所示：式中：e1、e2分别为相对介电常数。

由式1可以看出，信号反射的强弱主要取决于不同介质的相对介电常数差值，差值越大，信号反射越明显。

在隧道检测中，一般检测的介质主要由围岩、混凝土、空气、水构成，有关介质的介电常数值见表1所列。

表1 不同介质的相对介电常数2.隧道质量检测应用实例2.1 工程概况该隧道分离式设计，间距约30 m。

右线进口桩号为K119+730，出口桩号为K120+685，全长955 m；均属中隧道。

隧址区属构造剥蚀中低山地貌单元，山体形态多浑圆状，山脊较宽，洞室埋深较大，岩性主要为中风化板岩，岩体节理裂隙较发育，岩体较破碎，稳定性较差，顶部无支护可能会发生掉块、坍塌现象，施工时洞室会有渗水、滴水现象。

探地雷达在道路工程检测的应用道路作为交通运输的重要基础设施，其质量和安全性直接关系到人们的出行和经济的发展。

为了确保道路的良好性能和可靠性，需要采用有效的检测技术对其进行评估和监测。

探地雷达作为一种先进的无损检测技术，在道路工程检测中发挥着越来越重要的作用。

一、探地雷达的工作原理探地雷达是一种利用高频电磁波来探测地下介质分布的设备。

它通过向地下发射高频电磁波脉冲，这些电磁波在地下传播过程中遇到不同电性介质的界面时会发生反射和折射。

探地雷达接收并记录这些反射波的时间、振幅和相位等信息，通过对这些数据的处理和分析，可以推断地下介质的结构、性质和分布情况。

在道路工程检测中，探地雷达通常使用的电磁波频率在几百兆赫兹到数吉赫兹之间。

电磁波在道路结构层中的传播速度取决于介质的电性参数，如介电常数等。

通过测量电磁波在不同层位的传播时间，可以计算出各层的厚度；而反射波的振幅和相位变化则可以反映介质的电性差异，从而判断道路结构层中是否存在缺陷、空洞、含水区域等异常情况。

二、探地雷达在道路工程检测中的应用领域1、道路结构层厚度检测准确测量道路结构层的厚度对于评估道路的承载能力和使用寿命至关重要。

探地雷达可以快速、无损地检测出沥青面层、水泥稳定基层、底基层等各层的厚度，与传统的钻孔取芯检测方法相比，具有效率高、代表性强、不破坏路面等优点。

2、道路病害检测道路在使用过程中可能会出现各种病害，如裂缝、松散、脱空、沉陷等。

探地雷达能够探测到这些病害的位置、形态和大小，为道路的养护和维修提供准确的依据。

例如，对于裂缝病害，探地雷达可以检测出裂缝的深度和走向；对于脱空病害，能够确定脱空区域的范围和程度。

3、道路基层和路基含水量检测含水量是影响道路基层和路基稳定性的重要因素。

探地雷达可以通过测量电磁波在介质中的传播特性来间接推算出含水量的分布情况，帮助工程人员及时发现潜在的水损害问题，并采取相应的措施进行处理。

4、地下管线探测在道路改扩建或维护工程中，需要了解地下管线的分布情况，以避免施工对管线造成破坏。

doi: 10.3969/j.issn.1007-1903.2023.04.013Vol. 18 No.04 December, 2023第 18 卷 第4期 2023 年 12 月/三维地质雷达探测技术在城市道路空洞病害普查中的应用研究钱鹏1，谈顺佳2，3，王凤刚1，徐锦程1，杨志权1，龚良钢1（1.首钢地质勘查院北京金地通检测技术有限公司，北京 100043；2.东华理工大学地球物理与测控技术学院，江西 南昌 330013；3.北京睿拓立业科技发展有限公司，北京 100070）摘 要：由城市道路地下空洞、路面脱空、土体疏松等病害引起的道路塌陷事故是目前国内许多城市面临的重大安全隐患。

城市道路空洞病害具有隐伏性、突发性，造成的灾难性后果长期以来困扰着城市安全运营。

以国内多地的项目实测及验证成果为基础，对三维地质雷达探测技术方法和工作流程进行了梳理，通过分析三维地质雷达剖面数据中病害体的顶界面反射、多次波反射、边界绕射波等异常特征和三维地质雷达切片数据中病害体周边地下管、井分布特征，总结了三维地质雷达技术在城市道路地下脱空、空洞病害探测中病害体的数据异常特征。

实践研究证明，三维地质雷达探测技术以其作业高效、定位精准、抗干扰能力强、数据丰富全面等优点可有效地探测出道路下方存在的空洞等安全隐患，为城市道路病害的防患和治理提供准确、可靠的依据。

关键词：三维地质雷达；城市道路病害；地下空洞；路面脱空；探测技术Application of 3D ground penetrating radar detection technologyin urban road void disaster surveyQIAN Peng 1, TAN Shunjia 2,3, WANG Fenggang 1, XU Jincheng 1, YANG Zhiquan 1, GONG Lianggang 1（1.Beijing Jinditong Testing Technology Co., Ltd.,Shougang Geological Exploration Institute, Beijing 100144, China ；2.School of Geophysics and Measurement-Control Technology, East China University of Technology, Nanchang 330013, Jiangxi, China ；3.Beijing RTLY S&T Development Co., Ltd.,Beijing 100070, China ）Abstract: Road collapse accidents caused by urban road underground cavities and voids are major safety hazards faced by many cities in China. Because of its hidden, sudden and other characteristics, the disastrous consequences resulted therefrom have long troubled city safety operation. Based on the results of project measurement and verification of many locations in China, we sorted out the method and work flow of 3D ground penetrating radar detection. By analyzing the anomaly characteristics of the top interface reflection, the multiple wave reflection, and the boundary diffraction wave of the diseased body in 3D geological ra-dar profile data, and the distribution of underground pipes and wells around the diseased body in 3D ground penetrating radar slicing data, we summarized the abnormal data characteristics of disease bodies in the detection of urban road underground cavi-收稿日期：2023-03-02；修回日期：2023-05-30第一作者简介：钱鹏（1990- ），男，硕士，工程师，主要从事地球物理方法在工程检测和工程勘查中的应用研究。

探地雷达在道路无损检测技术中的应用沈润朴发布时间：2021-11-04T08:49:18.837Z 来源：基层建设2021年第24期作者：沈润朴[导读] 随着我国公路的快速发展，常规检测手段已无法满足道路养护的需要，以电磁波技术广州诚安路桥检测有限公司广东广州 510000摘要：、计算机技术等高端技术为代表的新型检测技术应运而生。

其特点是不必通过检测开挖就能得到道路内部结构的病害信息，针对其病害类型制定完善的养护措施。

此外，雷达检测技术能够准确测定路面结构层的厚度，以此判定公路修筑厚度是否满足设计施工要求。

随着技术的发展，探地雷达已经可实现三维探测，准确定位道路平面、横断面、纵断面的信息，充分提高了道路检测的准确性。

关键词：市政道路；探地雷达；无损检测引言随着中国特色社会主义事业的不断推进，国家在公路及城市道路投资方面力度日益增大，工程质量要求也日益提高，伴随着科技的进步，对于道路质量和地下勘探已经告别人工时代，目前城市道路通常选用探地雷达方法进行检测，该方法具有众多优点：快速精确、便捷无损、受周边环境干扰小等，在工程地质勘察、地下资源勘探、公路工程质量检测等诸多领域得到良好的应用。

1探地雷达工作原理简析探地雷达的工作原理，采用高频电磁波对周围介质进行能量的探测，然后使用宽屏形式将获得的信号，通过地面发射天线送到地下，然后遇到地层或者目标体的时候，再将信号反射回地面。

此时经过接收电天线接收和反射的脉冲，在天线的帮助下发射脉冲，以扫描记录的形式，得到时间和振幅函数的反射脉冲图形。

经过在地面的连续移动，对于不同位置的地面情况进行扫描，形成了一张与地震记录相似的时距曲线图。

通过实际曲线图探地雷达获得的相关的频段，包含了地下介质准电介质等等。

波速可以通过公式加以计算。

其中公式中的真空光速和地下介质的相对介电常数是可以计算出反射界面深度的。

相对介电常数可以通过脉冲旅行时间和波速进行计算，获得相关的参数。

在周围建置有反射体的电导波和介电常数中，经过反射脉冲信号的强度与介面的波反射系数和衰减系数的相应的计算，得到了公路结构中进行雷达正常反射后形成的地质雷达扫描波形。