地质雷达在物探工程中的应用与发展
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地质雷达在城市地下管线探测中的应用在城市的快速发展中,地下管线犹如城市的“血管”,承载着供水、排水、燃气、电力、通信等重要功能。
然而,由于地下管线的复杂性和隐蔽性,其准确探测一直是城市建设和管理中的难题。
地质雷达作为一种先进的地球物理探测技术,凭借其高精度、高分辨率和非破坏性等特点,在城市地下管线探测中发挥着越来越重要的作用。
一、地质雷达的工作原理地质雷达是一种利用高频电磁波进行地下探测的设备。
它通过向地下发射高频电磁波脉冲,当电磁波遇到不同介质的分界面时,会产生反射和散射。
这些反射波被地质雷达接收并记录下来,通过对反射波的分析和处理,可以获取地下介质的分布情况和结构特征。
在城市地下管线探测中,地质雷达利用地下管线与周围土壤或岩石介质的电性差异来识别管线的位置、走向、埋深和管径等信息。
一般来说,金属管线具有良好的导电性,与周围介质的电性差异较大,反射信号较强;非金属管线虽然导电性较差,但与周围介质在介电常数等方面仍存在差异,也能够产生可识别的反射信号。
二、地质雷达在城市地下管线探测中的优势1、高分辨率地质雷达能够提供厘米级甚至毫米级的分辨率,可以清晰地分辨出地下管线的细节特征,如管线的接口、弯头和分支等,这对于准确确定管线的位置和走向非常重要。
2、非破坏性与传统的开挖探测方法相比,地质雷达不需要破坏地面,不会对城市的交通和环境造成影响,也减少了施工成本和时间。
3、快速高效地质雷达可以在较短的时间内完成大面积的探测工作,大大提高了探测效率,能够满足城市建设和管理中对地下管线信息快速获取的需求。
4、适应性强地质雷达可以在各种复杂的地质和环境条件下进行探测,如在城市道路、广场、建筑物附近等,不受场地限制。
三、地质雷达在城市地下管线探测中的应用场景1、新建工程前期探测在城市新建道路、桥梁、地铁等工程建设前,需要对地下管线进行详细探测,以避免施工过程中对现有管线造成破坏。
地质雷达可以准确查明地下管线的分布情况,为工程设计和施工提供可靠的依据。
地质雷达在工程中的应用李勃(辽宁省有色地质局一0八队,沈阳 110121)摘 要:探地雷达是近年来发展起来的一种物探新技术新方法。
本文介绍了其基本原理及在岩溶地质勘探、地下管线探测、高速公路检测中应用的实例分析,重点阐述了雷达图像的推断解释,同时表明地质雷达具有快速经济、灵活方便、剖面直观等优点,具有良好的实用性。
关 键 词:地质雷达 实例分析 实用性1 前 言地质雷达,全称地质勘探雷达系统(Ground Penetrating Radar )(简称GPR)。
它是通过向所探测地面下方发射高频电磁波束、并接受来自地下的介质界面的反射波来探测地下介质分布的地球物理勘探设备。
其分辨率高、定位准确、快速经济、灵活方便、剖面直观、实时图像显示等优点,备受广大工程技术人员的青睐。
现已成功地应用于岩土工程勘察、工程质量无损检测、矿产资源研究、生态环境检测、城市地下管网普查等众多领域,取得了显著的探测效果和社会经济效益,本文以三个实例,说明探地雷达技术在工程中的应用效果。
2 基本原理地质雷达是一种使用高频电磁波探测地下介质分布的非破坏性探测仪器。
它通过剖面扫描的方式获得地下剖面的扫描图像(图1)。
雷达通过在地面上移动的发射天线向地下发射高频电磁波,电图1 地质雷达探测工作图2 雷达波形记录示意图天线天线地面基岩面溶洞点位(m)12345670双程时间(ns)磁波在介质中传播时,其电磁波强度与波形将随所通过介质的电性质及几何形态而变化。
因此,根据接收到波的旅行时间(亦称双程走时)、幅度与波形资料,可推断介质的结构。
雷达图形常以脉冲反射波的波形形式记录,波形的正负峰分别以黑、白表示,或者以灰度或彩色表示。
这样同相轴以等灰度、等色线即可形象地表征出地下反射面。
图2为波形记录的示意图,图上对照一个简单的地质模型,画出了波形的记录,在波形记录图上各测点均以测线的铅垂方向记录波形,构成雷达时间剖面,通过对雷达图像的判读,可确定地下界面或地质体的空间位置及结构。
探地雷达在工程地质勘察中的应用摘要:探地雷达是工程勘察中常用的一种探测方法,在工程地质勘察中也有应用,不过在探测过程中,由于其技术含量较高,且数据处理复杂,往往精度与深度无法达到探测要求。
本文即结合具体工程案例详细阐述了探地雷达在工程地质勘察中的应用。
关键词:探地雷达;勘察;数据处理;参数;测网一、探地雷达概述(一)探地雷达探地雷达是一冲发射电磁波的电子仪器,,通过传送和吸收电磁波进行工作。
它利用反射回来的电波收集、分析和处理信号。
探地雷达可以对地表表层以下看不见的部分或者是固体等坚硬的目标体进行电子定位与搜索。
利用电磁波发射微波信息,通过地下目标体电磁波的波长与反射弧的区别来完成任务。
(二)探地雷达的特点1、分辨率极高在传输电磁波信号的过程中,探地雷达的发射频率极高。
2、损伤性极低探地雷达依靠电磁波发送信息,信号探测不具备破环性,对探测的目标体不具备任何损伤,可以无损伤的进行相关探测。
3、效率高探地雷达容易携带,并且数据的收集迅速,效率极高。
4、应用场合广探地雷达应用广泛,在各种地质形态下都运用,并且可以在多种恶劣的环境中完成信息采集的任务。
二、探地雷达仪器设备及其数据处理(一)仪器设备在当今市场上,目前有很多种探地雷达,用于商业用途的探地雷达更是多种多样,种类繁多,比如说加拿大探头与软件公司生产的探地雷达、日本应用地质株式会社的探地雷达等等。
下图是加拿大PulseEKKO探地雷达的组成图。
计算机的功能:计算机在探地雷达为工程地质探测的过程中发挥出不可替代的作用,不论是信息的采集与分析处理,还是通过计算机操控控制面板,对其发出指令,都需要用到计算机,计算机具有庞大的信息处理系统。
控制面板的功能:能够接受计算机的指令,辅助对探地雷达发出的信号采集分析和处理,可以把探地雷达获取的信号转变为相对.应的代码模型传送给计算机。
发射电路:是探地雷达不可缺少的一部分,它是一个极为复杂的信号发生器,对目标体发射大量的信号,反射信号经过相应的途径被控制面板吸收。
测量雷达技术在地质勘探中的应用案例分析地质勘探是指通过对地壳结构和地下资源进行调查和研究,以揭示地下的地质构造、岩矿资源和水文地质条件等,并为国民经济的发展和环境保护提供科学依据。
近年来,随着科技的不断进步,各种先进的技术手段开始被广泛应用于地质勘探领域。
本文将重点讨论测量雷达技术在地质勘探中的应用案例,探讨其在地质勘探中的优势和价值。
一、地质勘探概述地质勘探通常包括地质雷测、地球物理勘探、高精地形测量、岩相与地球化学分析、资源勘探等技术方法。
其中,地球物理勘探是一种重要的地质勘探手段,它通过测量和解释地球物理现象来获取地下地质信息。
在地球物理勘探中,测量雷达技术作为一种高效、精确的测量手段,逐渐受到关注和应用。
二、测量雷达技术的原理测量雷达技术是一种利用雷达波进行测量和探测的方法。
雷达波在地下地质层之间传播时,会受到不同介质的反射、折射和散射等现象,从而反映出地下地质结构的特征。
通过测量雷达技术,可以得到地下地质层的雷达剖面图,进而推断出地质构造和岩性等信息。
三、测量雷达技术在地质勘探中的应用案例案例一:煤矿勘探中的测量雷达技术应用煤矿勘探是地质勘探的一个重要方向,测量雷达技术在煤矿勘探中得到了广泛应用。
通过测量雷达技术,可以对煤矿区域的地下地质结构进行详细测量和分析,准确确定煤层的厚度、分布和品质,为煤矿的开发和管理提供科学依据。
案例二:土壤污染勘察中的测量雷达技术应用测量雷达技术在土壤污染勘察中具有广泛应用价值。
通过测量雷达技术,可以快速获取土壤结构的信息,并对污染物的传播和堆积进行测量和分析,为土壤污染的处理和防治提供科学指导。
案例三:地下水资源勘察中的测量雷达技术应用地下水资源是人类生活和经济发展的重要基础,测量雷达技术在地下水资源勘察中扮演着关键的角色。
通过测量雷达技术,可以测量地下水层的厚度、含水性质和储量情况,为地下水资源的合理开发和利用提供科学依据。
四、测量雷达技术的优势和价值1. 非侵入性:测量雷达技术无需对地下地质进行人工开挖或钻探,可以快速、精确地获取地下地质信息,减少工程成本和工程风险。
地质雷达在工程地质勘察中的应用地质雷达是一种非侵入式的地球物理勘察技术,近年来在工程地质勘察中得到了广泛的应用。
地质雷达能够快速、准确地探测地下地质结构,帮助工程师们了解地层情况,规划建设方案,并避免潜在的地质灾害风险。
本文将详细介绍地质雷达在工程地质勘察中的应用以及其优势。
地质雷达是一种利用电磁波原理探测地下结构和岩层的技术。
它通过发射高频电磁波,并通过接收地下物体反射回来的电磁波来实现探测。
地质雷达的工作原理在很大程度上依赖于不同材料对电磁波的反射和穿透性的差异。
在工程地质勘察中,地质雷达被广泛应用于多个领域。
首先,地质雷达可以用于地下管线、电缆以及其他地下设施的检测与定位。
通过扫描地下区域,地质雷达可以快速找到地下设施的位置和深度,并避免在施工过程中对这些设施造成损害。
其次,地质雷达在岩土工程中的应用也非常广泛。
地质雷达可以帮助工程师们确定地下岩层的分布和特性,从而评估地基的坚固程度和承载能力。
这对土木工程的设计和施工来说至关重要,可以减少地质灾害的风险,提高工程的质量和安全性。
此外,地质雷达还可以用于地下洞穴和隧道的勘察。
通过地质雷达扫描,工程师们可以获取地下洞穴和隧道的详细信息,包括洞穴结构、地下水流动以及潜在的岩石崩塌风险等。
依据这些信息,工程师们可以制定相应的支护和加固方案,确保洞穴和隧道的安全性和可持续性。
在工程地质勘察中,地质雷达具有许多优势。
首先,地质雷达可以实时获取地下结构和地质信息,提供准确的数据支持。
与传统的地质勘察方法相比,地质雷达不需要进行钻探,因此可以大大节省时间和成本。
其次,地质雷达可以在不同地质环境下工作,包括坚硬的岩石、松散的土壤以及泥浆等。
这使得地质雷达成为一种非常灵活和通用的地质勘察工具。
此外,地质雷达可以提供高分辨率的地下图像。
它可以探测到地下细微的结构变化,如岩层的接触面和裂缝等,从而帮助工程师们更好地理解地下地质情况。
尽管地质雷达在工程地质勘察中具有许多优势,但也存在一些限制和挑战。
雷达成像与信号处理技术在地质勘探中的应用研究地质勘探是为了解地下地质构造及分布情况,探索自然资源和地质条件的一项重要工作。
雷达成像与信号处理技术在地质勘探中具有广泛应用。
本文将重点介绍雷达成像技术以及在地质勘探中的应用研究。
雷达成像技术是一种利用雷达的电磁波进行成像的技术。
雷达传感器通过发射电磁波,利用波的反射及散射等特性,获得地下目标的相关信息。
雷达成像技术具有无需直接接触目标、穿透能力强、工作距离远等优点,因此在地质勘探中得到了广泛应用。
在地质勘探中,雷达成像技术主要应用于以下几个方面。
首先,雷达成像技术可以用于地下岩石结构的探测。
地下的岩石结构是地质勘探中的重要目标之一,通过利用雷达传感器,可以对地下岩石的分层、岩性等特征进行探测。
利用雷达的高分辨率成像能力,可以获取地下岩石的分布情况及不同层次的岩性信息,对于地质勘探项目的规划和实施具有重要意义。
其次,雷达成像技术可以用于地下水资源的探测。
地下水资源是人类生产生活中的重要组成部分,了解地下水的分布情况对于地质勘探具有重要意义。
雷达传感器可以通过探测地下水的电磁特性,识别和定位地下水层的分布范围。
利用雷达成像技术可以快速获取大范围地下水的信息,为地下水开发和利用提供科学依据。
此外,雷达成像技术还可以用于地下矿产资源的勘探。
在地质勘探中,探测矿产资源的分布是至关重要的。
雷达成像技术可以通过识别不同特征的岩石和矿产矿床来揭示潜在的矿产资源。
利用雷达成像技术,可以对地下矿产资源的分布、形态和性质进行高精度的探测,为矿产资源的勘探和开发提供科学依据。
最后,雷达成像技术还可以用于地下管线的检测。
在城市建设和工程项目中,地下管线的位置和走向是必须了解的信息。
雷达成像技术可以通过探测地下管线的反射信号,实时获取地下管线的位置、深度和走向等信息。
利用雷达成像技术可以准确地确定地下管线的位置,避免施工中对地下管线的破坏,确保工程的安全和顺利进行。
总结起来,雷达成像与信号处理技术在地质勘探中的应用研究涵盖了地下岩石结构探测、地下水资源探测、地下矿产资源勘探以及地下管线检测等方面。
雷达测绘技术在地理勘探中的应用随着科技的不断发展,雷达测绘技术在地理勘探中的应用也越来越广泛。
雷达测绘技术是一种利用电磁波传输和接收的方式,通过测量和分析波的反射和散射来获取地表及其下方结构的信息。
本文将探讨雷达测绘技术在地理勘探中的应用,并介绍其在地质勘探、环境监测和城市规划等领域的重要性。
1. 地质勘探雷达测绘技术在地质勘探中起着至关重要的作用。
通过使用雷达测绘技术,地质学家能够探测到地下的岩石和矿物成分,从而对地下结构进行详细的分析和研究。
这种非侵入性的测量方法使得地质学家可以在不破坏地下结构的情况下获取准确的数据,从而更好地理解地下的地质构造和岩层分布。
2. 环境监测雷达测绘技术在环境监测中也有着广泛的应用。
通过使用雷达测绘技术,可以对大气中的污染物进行追踪和监测。
雷达可以测量大气中不同物质的浓度和分布情况,从而提供给环境科学家重要的数据,用于环境保护和灾害预警等工作。
此外,雷达测绘技术还可以用于海洋环境中的测量,比如测量海浪、潮汐和表层海水温度等参数,有助于研究海洋生态系统的变化和海洋灾害的预警。
3. 城市规划雷达测绘技术在城市规划中也扮演着重要角色。
通过使用雷达测绘技术,可以获取城市的地貌和地下管线等信息,从而为城市规划和土地利用提供重要的数据支持。
雷达可以测定建筑物的高度、形状和分布情况,从而帮助城市规划者进行城市发展方向的决策。
此外,雷达测绘技术还可以用于检测和监测城市建筑物的结构安全性,为城市的可持续发展提供有力的支持。
4. 整合与发展雷达测绘技术已经成为地理勘探领域中不可或缺的工具,并且正在不断发展和应用。
随着雷达技术的进步,我们可以期待更高分辨率和更多的数据可用性。
同时,与其他测绘技术的整合也为地理勘探带来了更多的可能性。
例如,结合卫星遥感和全球定位系统技术,可以实现更精确和全面的地理测绘和数据分析。
这种多样性和整合的发展趋势使得雷达测绘技术在地理勘探中的应用更加全面和深入。
地质勘探中的地质雷达技术地质雷达技术是地球科学领域中一种非常重要的勘探技术,它能够通过无损检测方式获得地下结构的信息。
本文将介绍地质雷达技术的原理、应用领域以及未来的发展趋势。
一、地质雷达技术的原理地质雷达技术利用微波信号与地下物质相互作用的特性,通过检测回波信号来确定地下结构。
其原理可以简单概括为发射、接收和处理三个步骤:1. 发射:地质雷达系统通过天线发射微波信号,这些信号会在地下不同介质的界面上发生反射、折射、散射等现象。
2. 接收:接收系统会收集回波信号,并将其转化为电信号发送到处理系统进行分析。
3. 处理:处理系统对接收到的信号进行时频分析,通过波形和幅度的变化来获得地下结构的信息。
二、地质雷达技术的应用领域地质雷达技术在地球科学领域有着广泛的应用,可以用于以下几个方面:1. 地质勘探:地质雷达技术可以用于地质勘探,例如矿产资源勘探、岩溶地貌勘察、地下水资源调查等。
通过地质雷达扫描,可以获取地下结构的信息,帮助勘探人员确定勘探区域的地质构造和岩石性质。
2. 土壤研究:地质雷达技术对于土壤研究也有很大的帮助。
通过对土壤中微波信号的分析,可以获取土壤的含水量、密度、孔隙率等信息,有助于土壤质地评价和土壤污染监测。
3. 工程勘察:地质雷达技术在工程勘察中起到了重要的作用。
它可以用于检测地下管线、洞穴、地下隧道等工程建设中的隐患,帮助工程师减少钻探次数、提高工作效率,并确保施工的安全性。
4. 灾害监测:地质雷达技术在灾害监测方面也有广泛应用。
例如,它可以用于监测地质滑坡、地下水位变化、地震活动等,为灾害预警和防治提供重要的数据支持。
三、地质雷达技术的发展趋势随着科技的不断进步,地质雷达技术也在不断发展。
未来,地质雷达技术可能朝着以下几个方向发展:1. 分辨率提升:随着雷达系统技术的改进,地质雷达的分辨率将进一步提升,可以获取更精细的地下结构信息。
2. 多频段应用:地质雷达技术可以利用多种频段的微波信号,通过对多频段信号的处理来获取更丰富的地下信息。
工程建设中地质雷达技术的使用技巧与展望地质雷达技术在工程建设中广泛应用,其在地质勘探和地下结构探测方面具有重要作用。
本文将介绍地质雷达技术的使用技巧,探讨其在工程建设中的应用前景。
一、地质雷达技术的使用技巧1. 地质雷达数据采集和处理地质雷达通过发送电磁波并接收反射信号来获取地下结构信息。
正确的数据采集是地质雷达技术应用的关键。
首先需要选择适当的频率和功率设置,根据勘探深度和土壤类型进行优化。
其次,在数据采集过程中应注意避免干扰源及正确设置雷达位置和方向。
最后,将采集到的数据进行处理和解译,包括去噪、滤波和成像等步骤,以获得准确的地下结构信息。
2. 剖面布置与扫描线间距选择在工程建设中,地质雷达常用于勘探地下管线、隧道、地下水位等。
为了获得详细和准确的地下结构信息,合理的剖面布置和扫描线间距选择是必要的。
通常情况下,交叉布置的-line扫描可以提供更丰富的信息。
而通过调整扫描线的间距,可以权衡勘探范围和分辨率,以满足勘探要求。
3. 地质雷达数据解释与分析正确的地质雷达数据解译和分析是工程建设中应用地质雷达技术的关键环节。
在对地质雷达数据进行解释时,应基于已知的背景资料,并结合其他地质勘探方法和场地实测结果进行综合分析。
通过比对反射特征与地下结构,可以判断出物质界面、空洞和管线等对象。
二、地质雷达技术在工程建设中的应用展望1. 地下管线勘探地下管线勘探是工程建设中地质雷达技术最常见的应用之一。
地质雷达可以快速、非破坏性地探测到埋藏在地下的各类管线,并提供管线的位置、深度和管径等信息。
未来,随着地质雷达技术的发展,能将其应用于更复杂的地下管网勘探,例如水、煤气管道等,以确保工程建设的安全进行。
2. 隧道工程隧道工程是工程建设中关键的一环,地质雷达技术可以提供隧道勘探的地下结构信息,包括岩层的稳定性、裂隙分布和地下水位等。
通过地质雷达技术的应用,可以帮助工程师了解地下岩层的特征,为隧道的设计和施工提供参考。
雷达技术在地质勘探电子工程中的应用与安装服务地质勘探是指通过调查地球内部的物质组成和结构,以了解地质构造和资源分布情况的一种科学活动。
而雷达技术在地质勘探的电子工程中扮演着重要的角色。
雷达技术是一种利用电磁波进行探测和测量的方法,通过接收和分析反射回来的电磁波来获取地下的信息,并为地质勘探带来更高的精度和效率。
本文将重点介绍雷达技术在地质勘探电子工程中的应用,并探讨相关的安装服务。
首先,雷达技术在地质勘探中的应用范围非常广泛。
它可以用于寻找矿产资源、地下水资源、地下岩石构造等多个方面的勘探任务。
在寻找矿产资源方面,雷达技术可以通过扫描地下以探测各种金属、矿石等物质的存在和分布情况,从而帮助地质学家准确找到矿藏的位置和规模。
在寻找地下水资源方面,雷达技术可以通过测量土壤层和地下水层的介电常数差异来判断地下水的存在和含水量,为水资源管理和开发提供重要信息。
此外,雷达技术还可以用于地下岩石构造的勘探,例如地下洞穴、地下断层等,有助于了解地质灾害隐患,并提供有效的预警和防范措施。
其次,雷达技术在地质勘探电子工程中的应用还可以提高勘探效率和准确性。
相比传统的地质勘探方法,雷达技术可以通过无人机、卫星等远距离操控设备进行遥感探测,不仅可以减少工作人员的风险和劳动强度,还可以覆盖更大的面积和范围。
此外,雷达技术可以提供更精确的地下图像和数据信息,通过对地下介质的特征和反射信号的分析,可以获得更准确可靠的勘探结果,避免因为人工解读产生的误差和主观判断。
在雷达技术的应用中,地质勘探电子工程的安装服务尤为关键。
首先,安装服务涉及到设备的选择和配置。
根据不同的地质勘探任务需求,需要选择适合的雷达设备和相关的配套设备,确保设备的性能和功能能够满足勘探的需求。
其次,安装服务涉及到设备的安装和调试。
地质勘探设备通常需要安装在探测车辆、无人机或卫星等平台上进行工作,安装过程中需要确保设备的位置和朝向准确可靠,并进行必要的调试和校准工作,确保设备的正常运行。
创新教育报告地质雷达在工程勘探中的应用姓名:李硕学号:20114413班级:勘查11-1班地质雷达在工程勘探中的应用一、概述地质雷达也称探地雷达(GroundPenetratingRadar,简称GPR),是近年来迅速发展起来的一项工程勘察新技术,它具有轻便灵活、探测速度快、定位准确、可实现连续透视扫描以及二维彩色图像实时显示等优点,已在工程勘察、隐患探测、工程质量检测、地下管网探测、路面质量检测等领域得到了广泛应用。
雷达探测技术用于地下,是一项提出较早的课题。
然而只是在高频微电子技术以及计算机数据处理方法迅速开发的近代,这项技术才获得本质性的进展。
今天,探地雷达不仅在探测装备上高度集中了现代技术领域的成就而得到了极大的改善,它的应用领域也正在迅速开拓。
目前我国也有不少部门,包括地矿、水电、煤炭、铁道等单位正在开展这一技术的试验和应用。
与探空或通讯雷达技术相类似,探地雷达也是利用高频电磁脉冲波的反射探测目的体及地质现象的,只是它是从地面向地下发射电磁波来实现探测的,故亦称之为地质雷达。
探地雷达由于采用了宽频短脉冲和高采样率,使其探测的分辨率高于所有其它地球物理探测手段,又由于采用可程序高次叠加(多达4000次)和多波形处理等信号恢复技术,因而大大改善了信噪比和图像显示性能。
今后的趋势是向多天线高速扫描接收和进一步改善天线对各种目的体的回波响应性能,以实现更精确、小尺寸、高工效、低成本以及图像联系真实地质情况等总的要求。
二、基本原理探地雷达是利用超高频脉冲电磁波(偶极子)来探测地下介质分布的一种地球物理方法。
它主要通过特殊的天线(T)以尽可能无损失地将高频电磁脉冲能量耦合到地下,当地下介质存在因岩石的物理或化学性质变化引起的电性差异时,一部分脉冲电磁波的能量会被反射并被接受天线(R)记录下来。
若已知电磁波在地下介质中的介电常数或传播速度,根据反射波的双程旅行时间就可以得到地下岩性界面的深度,同时对返回电磁波的时频特征和振幅特征的分析,便能了解到地下地质特征信息,从而达到工程勘察的目的。
地质雷达主要具有以下特点:1、探地雷达是一种非破坏性的探测技术,可以安全地用于城市和正在建设中的工程现场。
工作场地条件宽松,适应性强(对于轻便类的仪器);2、抗电磁干扰能力强,可在城市内各种噪声环境下工作,环境干扰影响小;3、具有工程上较满意的探测深度和分辨率.现场直接提供实时剖面记录图,图像清晰直观;4、便携微机控制数字采集、记录、存储和处理。
轻便类仪器现场仅需3人或更少人员即可工作,工作效率高。
当然,由于使用了高频率,电磁波能量在地下的衰减剧烈,因而在高导厚覆盖条件下,探测范围受到限制。
三、工程实例(一)高速公路路面质量检测及路基检测我国现有高等级公路一般采用沥青混凝土或水泥混凝土路面,基层与路基材料一般为水泥土、水泥稳定粒料、石灰土、石灰稳定粒料、石灰粉煤灰土等。
空气的相对介电常数为1,混凝土面层相对介电常数为 6~9,沥青面层相对介电常数为 3~5,基层与路基的相对介电常数随其材料不同而不同,但由于其湿度较大,且采用土、砾石、粉煤灰、石灰等介电常数相对较大的材料,其相对介电常数一般都大于 8。
因此道路各层之间都存在介电常数的差异,这为雷达检测道路结构提供了可靠的地球物理依据。
在用探地雷达对道路结构进行检测时,如果道路的局部地段受到破坏,则介质的电性将发生变化,从而导致雷达波反射信号的双程旅行时、振幅及频谱特征发生明显变化,根据这些变化特征,就可以推测路面下基层、路基等的状况,达到检测目的。
地质雷达通过发射天线往地下发射高频率、宽带脉冲电磁波束,电磁波在地下传播过程中遇到地下介质结构、导电性、导磁性和介电常数的变化起传播路径也将产生相应的变化。
这些变化了的电磁波被接收天线接收后传到主机将模拟信号转化为数字信号储存在存储单元中。
当目标体在天线信号范围之内、信噪比适当的时候便能够被雷达探测出来。
雷达真实记录的是电磁波从发射到接收这个过程的时差,电磁波在特定介质中的传播速度 V 是不变的,因此根据探地雷达记录上的地面反射波与地下反射波的时间差ΔT,即可根据公式算出地下异常的埋藏深度H。
通过探地雷达的检测波形,可初步判断相对不利路段,从而确定后续需要进一步采用瑞利波检测的路段,缩小瑞利波检测范围,降低测试成本。
在高速公路建设工程路基检测项目中,通过探地雷达初步确定了瑞利波检测范围,对检测路段进行了路基填筑质量判别。
上图可以明显的看到检测路段探地雷达波形图与正常路段相比,有较明显的波峰,表明此段路基区别于其它段,或者是含水量偏高,或者是有软弱层等等。
这种技术的主要思路是首先对道路进行雷达检测,将测量的数据使用专业的软件进行处理,找到典型的道路缺陷在雷达图上的反应;然后对一些有典型特诊的区域进行钻孔取芯验证,同时对典型道路病害建立模型,进行数值模拟研究。
在得到三个方面的结果后对其进行对比研究,得到道路典型病害和雷达图之间的关系和典型病害对电磁波传播的影响特征。
雷达检测波形,可初步判断相对不利路段,作为瑞利波检测路段,以缩小其检测范围,同时可对检测路段进行路基填筑总体情况判别。
在进行数字编辑处理时,要消除由于扩散或高频传输诱发的低频组分;消除由于天线接地条件和温度环境造成的零点漂移现象;消除强噪声干扰;选择适当的增益(十分重要);必要时需进行振幅谱、频率谱分析,并根据分析结果确定各种滤波器的参数,进行滤波处理,以突出有效反射波,压制无效干扰波。
还需要根据工作目的进行各种处理前后的数据相加、相减,以研究或感受各种处理的作用和功能。
探地雷达以其高速快捷、高精度的特点在公路工程质量无损检测中得到广泛应用,试验表明效果良好。
探地雷达的应用初步解决了无破损检测公路工程质量的问题,为新建公路、改扩建公路、旧路的维护保养等的质量检定评价提供一种高速简捷的方法,具有较高的技术推广价值。
(二)建筑物质量探测、桥梁检测和加固工程由于地下水的长期作用,有些重要设施的地基会发生局部空洞或较大范围的孔隙带,从而严重危胁这些设施的安全使用。
地质雷达不但能在无损的前提下检测到这些空洞或孔隙带,指导灌浆加固工程,而且还能检测加固效果。
由于空气与水对电磁波的特殊性,理论上地质雷达能够发现诸如水坝裂缝、蚁穴、涌通道等多种水坝隐患。
利用地质雷达探测坝体隐患尚处探索阶段。
上述试验只是针对模拟隐患,无论是隐患本身还是探测条件都较实际情况理想。
对地质雷达而言,在坝体隐患探测方面最大的困难在于穿透能力不足(尤其在雨季)和地表干扰难以避免。
桥梁及高速公路的路面经常由于盐分等的渗入而产生一些物理、化学变化, 并进而引起物质结构的局部破坏。
如不及时维修就会使更大路段遭到损坏。
因此, 交通管理部门需要一种迅速而又无损地确定路基损坏情况的方法。
高频地质雷达提供了这种可能性。
高速公路及桥梁的路基通常由沥青、混凝土及钢筋的互层组成。
当路基的局部地段变得疏松而受到损坏时, 地质雷达反射信号的振幅及频谱特征将发生明显的变化。
故据此可以迅速地对路基状态进行检测。
许多建筑地基下常常埋有大量的建筑废料或其他充填物。
与前面提到的垃圾场问题不同, 建筑地基中的充填物在水平方向及垂直方向上都极不均匀, 而且成份复杂。
隧道健康诊断是指对影响隧道结构物安全性、耐久性的病害进行检查和调查,并对隧道的病害进行分析,评价隧道的安全状况,提出整治病害的对策和措施。
隧道健康诊断主要包括对隧道病害的检查、调查、分析和隧道安全性的评价,以及提出隧道病害整治的措施[1]。
由于隧道在施工过程中,泵送混凝土压力不足、流动性不好、重力作用、抽拔泵送管过早过快等原因,拱顶混凝土往往难以饱满,造成模筑混凝土厚度不足,甚至形成较大空区。
目前,对隧道结构物的健康诊断,绝大多数采用的是专家组目视的方法。
这种方法仅限于结构物的表观病害检查,而对结构物的内在病害却无法评价和判定。
检测人员曾采用钻孔的方法检查衬砌背后的缺陷和厚度,这种方法直观、可靠,但是对结构物自身造成严重的破坏。
随着无损检测的引入,检测人员采用打击声的方法检测衬砌裂缝深度和衬砌背后空洞,这种方法比较简单,但准确率不高,而且对衬砌厚度很难判断。
为此,本文通过介绍地质雷达的工作原理,并结合工程实例,充分论证了地质雷达在探测隧道衬砌背后缺陷和衬砌厚度中独有的高分辨率、经济和快速优势在隧道掘进过程中,提前发现隧道前方的地质变化,为施工提供较为准确的地质资料,及时调整施工工艺,减少和预防生产事故的发生非常重要。
地质雷达因具有扫描速度快、操作简便、重量轻、分辨率高、屏蔽效果好、图像直观等优点在隧道超前预报中得到广泛的应用。
(三)城市地下管线探测城市地下各类管线是一个城市重要的基础设施,担负着信息传输、能源输送等工作,也是城市赖以生存和发展的物质基础。
但由于多方面的原因,我国现有地下各类专业管线的资料残缺不全,且有关资料精度不高或与现状不符,造成在建设施工中时常发生挖断或挖坏地下管线,从而造成停气、停水、停暖、通信中断、污水四溢等严重事故。
现在城市发展建设的速度比过去要快得多,每天都会有各种各样的建设工程开工,为了有正确的规划、设计和避免施工事故的出现,对规划、设计、施工等部门掌握准确可靠的地下管线的分布、走向、埋深等状态信息具有重要的意义。
只要地下管线目标与周围介质之间存在足够的物性差异, 就能被探地雷达发现。
探地雷达的管线探测能力, 弥补了管线探测仪的探测缺陷, 因此在城市地下管线的探测中得到普遍应用。
(四)探地雷达在工程地质勘查中的应用大型工程建筑对地基质量要求很高,当地下工程地质条件横向变化较大时,常规的钻探由于只能获得点上的资料,无法满足基础工程的要求,而探地雷达由于能对地下剖面进行连续扫描,因而在工程地质勘察中得到广泛的应用。
1、软土地基探地雷达探测软土是指天然含水量大,压缩性高,承载力低的一种软塑到婉塑状态的粘性土。
软土在我国东南沿海地区广泛分布。
软土在应力作用下极易变形,因此是工程地质勘察必须调查的对象。
深圳机场建在珠江人海口岸边,地基下有海相淤泥,厚为2.8—4.8m。
为了对淤泥层进行加固处理,必须查明其厚度变化。
该区地下冲积粘土经过一定成岩作用,承裁力为140一200Da,可作为机场停视坪的持力层。
其上演盖有人工填土层、淤泥层。
人工填土层颗粒相对较细,无清晰的雷达反射波,但当填土中混有前朗工程剩余的块石时,会造成同相轴不连续,其下的淤泥由于受块石挤压,形成不规则强雷达反射波。
而淤泥层由子含水率高,相对冲积粘土,反射波视周期相对减小,呈细密波形式出现,反射波强度也明显比冲积粘土小。
2、基岩面的探地置达探测高层建筑对地基的附加应力影响深、范围广,对地基土的承强力要求高。
当场地的地基土层软弱,而在其下不太深处又有较密实的基岩持力层时,常常采用基岩的桩基础设计。