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
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。
探地雷达在厂区道路路基空洞探测中的应用效果
维普资讯
专 版 ｌ
２探 测效 果 分 析 ．
综上所述 ，探地雷达探测取得 了较为 丰富 、详 实的原始 资
料 ， 据 物 探 异 常 的 特 征 ， 纳 了三 类 异 常 ： 类 异 常 ， 育有 空 根 归 Ｉ 发 洞 或存 在 较 为严 重 的脱 空 现 象 ；ｌ 异 常 ， 层 中块 石 间 空 隙 发 ｌ类 垫 育： Ⅲ类 异 常 ， 为钢 筋 网等 电磁 干 扰 引 起 。 为 了 验 证 物 探 的 解 释 结 果 ， 上 述 三 类 异 常 位 置 各 布 置 了若 干 个 开 挖 点 ， 挖 结 果 如 在 开
图 ６为 地 下 管 线 引 起 的 探地 雷达 图像 。 此 类 型 的 异 常 对 于 探 测 空洞 等道 路 病 害 来 说 ， 一般 定 义 为 干 扰 异 常 ， 特 点 是 较 杂 其 乱 的 强 反射 异 常 ， 于 识 别 ， 物 探 异 常 的地 质 解 释 影 响 不 大 。 易 对
表 １ 。
探 地 雷 达 技 术 以 其 直 观 的 图像 、 高 分 辨 率 、 准 确 的解 释 成 说 推 果 、 效率 工 作 以及 地 损 害 率 等优 点 ， 广 泛 应 用 于 公 路 结 构 检 形 异 常 ， 明 此 处 面 层 混 凝 土 已发 生 变 形 ， 断 此 处 存 在 空 洞 。 高 被 测 中。 而 ， 然 由于 设 计 、 施工 等 方面 的原 因 ， 区 内 道路 路基 结 构 厂 往 往 比正 规 公 路 的 结 构 更 复 杂 ，其 垫 层 一 般 由填 土 层 、小 块 石 层 、 层 等组 成 ， 层 厚 薄 不 一 。 沙 各 此外 ， 存 在 地 下 管 线 等 多种 电 还
关 键 词 ： 基 ： 地 雷达 ； 洞 ； 空 ； 隙 发 育 路 探 空 脱 空
二维、三维地质雷达在城市道路塌陷中的应用
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
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
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
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。
探地雷达应用于地下空洞探测
（2）给排水管（函）丌堪重负而渗漏爆裂是导致城市地陷癿主要癿直 接原因。城区觃模癿扩大，原来癿河流湖泊变成了马路、小区和广场，雨水 原来就近集中渗漏排泄癿渠道被封闭，城市排水集中到原本建设标准丌高癿 管函中，随着排水压强和流速越来越大，造成管函破裂，泥沙流失，最终导 致地面塌陷。老城区癿给水管也随着负担日益加重，锈蚀日趋严重而导致破 裂，水土流失，日积月累，逐渐形成大癿空洞而酿成地面塌陷。
表1 路面塌陷深度分布表（北京市近三年数据统计）
塌 陷 深 度 (0,1) （1,2） (2,3) 范 围 ( m )
百分比/% 累计百分比 /% 23 23 35 58 13 71 (3,4) (4,5) (5,6) (6,7) (7,8) (8,12)
6 77
3 81
3 84
3 87
10 97
3 100
一、概述
2、创新使用探地雷达技术， 实现城市环境的道路空洞检测
综上所述，探地雷达技术是解决城市道路塌陷灾 害的必然选择，但针对城市道路环境的复杂性，在雷 达技术的具体应用方法上还需要创新，既要处理好空 洞大小和埋藏深浅矛盾，保证有效性；也要解决道路 空洞隐患的综合处理判断方法，排除虚警，保证结果 的准确性；还要提供操作容易，使用简单的设备以及 方便与施工部门衔接的结论，满足实用性要求。
拉强度，出现拉破坏。
二、探地雷达技术应用创新-车载式道路灾害预警雷达系统
D2H1 交通荷载作用下临界埋深1.75+0.65m时屈服区分布
二、探地雷达技术应用创新-车载式道路灾害预警雷达系统
D3H1 交通荷载作用下临界埋深2.875+0.65m时屈服区分布
二、探地雷达技术应用创新-车载式道路灾害预警雷达系统
探地雷达在道路地下空洞探测中的应用
一
１探 地叠 达工作 原 理 探地 雷达是一 种使用 高频 电磁波探 测地 下介质 分布 的无损探 测仪器 。由 个 天线发射 高频宽带 电磁波，另一个天线接 收来 自地 下介质 界面的反射 波 ，
通过 雷达主 机精确 地记录 下反射 回波 的时 间、相位 、振 幅、波长 等特征 。 由 于 电磁波在 介质 中传播 时，其 路径 、电磁 场 强度与波 形将 随所通过 介质 的电 性质 及几何形 态而变 化 ，因此通 过对探 地雷达 图像 的处理 、分析 ，可推 断异
常 体 的 位 置 、埋 深 及 空 间形 态 。
道 路地 下存 在空 洞 ，可 引起 明显 的介 电性 差 异 ，为探地 雷达 探测 工作 提 供 了前提条 件 。 常 ， 通 空洞 较之 周围介 质的 电阻率值 高 ， 相对 介电常数 小， 电磁波传 播速度 高 ， 电磁波强 度衰减 较慢 。 含水 空洞表 现为低 电阻率特 征 ， 相 对 介 电常数较 大 ，电磁 波传 播速度 较低 ，电磁波 强度衰 减较快 ，当空洞 塌陷 后 ，在洞 内形成 破碎 ，疏松 的堆积物 ，与周 围介 质的导 电性 ，介 电常数 及地 震 波传 播及 衰 减特性 同样具 有 不同 程度 的差 异 。 ３应 用实 倒 本次探 地 雷达 探测 道 路区 段 ，地下 土层 主要 为 卵石 堆积 物 ，由于 前期 多 次进行 暗挖施 工 ，且地 下水发 育 ，易形成 空洞 。 本 次探 测工 作，采 用美 国 Ｇ Ｓ Ｓ Ｉ公 司研发 的 Ｓ Ｒ ２ 型 探地 雷达 。天线 Ｉ一 ０ 主频 ：ＩＯＨ 。仪器 参数 ：分辨 率为 ５ ｓ ＯＭ ｚ ｐ ，记录 长度为 １０ ｓ ５ ｎ ，输 出数据格式 为 ８ ，扫描样 点数 为 ５ ２ ，扫描速 率 范围为 ６ 位 １个 ４扫描 ／ ，增益 范围为 一 秒 ２ ￣＋Ｏ ｄ 可调 ，滤波 高通 为 ２Ｍ ｚ ０ ｌＯ Ｂ ５Ｈ 、低通 为 ２０ Ｚ ０删 。 数 据采 集过 程 中 ，发 现异 常均 打 下标 记 ，记录 现场 位置 。在室 内将 野 外测量 数据传 输到计 算机 中， 据处理 采用 美国 ＧＳ 公 司专 门研发 的地质雷 数 ＳＩ 达数据 处理软 件 Ｒ ＤＮ ． ， 行 了数据编 辑、能量均 衡 、数字滤 波、偏 移处 Ａ Ａ ６０ 进 理 ，展 后 输 出探地 雷 达 时 间剖 面 图 。 本 区段道路 ，结构层 为 １ ｃ 路 厩沥青 、 ０ｍ ８ｍ ４ ｃ 灰石 路基 、３ｃ 灰 土层 。 ０ｍ 通 常根据 雷达反射 同相 轴的变 化来判 断地下 空洞 。探地雷 达剖面 ，纵轴显 示时 间，横轴显 示道路 位置 。 探地 雷达 图像显 示 ， ９ ５ ８ ｍ 在 ７ ￣９ ５ 区段 出现 异常 。 纵 轴 ２ ￣５ｎ 段 出现强 反射波 ，回波能 量明显增 强 ，８ ～１０ ｓ ５ ０ｓ ０ ２ ｎ 出现双 曲线反 射波 （ １。 白色 圆圈 区为异 常区域 。依据探地 雷达 图像 ，推测本 区段存 在 图 ） 较 大规模 的空洞 。 在道 路 实 际 位 置 圈定 异 常 区域 ，钻 孔 验 证 时 ， 出现 钻 头下 坠 ， 经测 量 ，钻孔 下方有 空洞 ６ 深 ，该洞 由于不 断的 内部塌 陷，直径 约为 ３ ， 内没 ｍ ｍ 洞 有任 何结构 和管线 ，全部 是 由松散 的沙粒和 卵石组 成，洞 的上方距 离地 面已 经只 有 ５ｃ 图２ ， ０ ｍ（ ） 非常危 险 。 作人 员对 洞 口进行 了扩宽 ， 工 共管注 了约 １ｍ ２ 的混 凝土 ，随后进 行沥青 面层摊 铺 ， 开展探 地雷达 复测 ， 认道路 安全后 ， 再 确 恢 复了交 通正常 通行 。 开挖 验 证 的地 下空 洞 ，证明 了探 地雷 达 探测 道路 地下 空 洞具有 良好 效
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三维探地雷达技术在道路塌陷空洞探测中的应用
发表时间：2018-12-24T16:51:45.220Z 来源：《基层建设》2018年第32期作者：倪国亮[导读] 摘要：近年来，随着我国城市地下空间开发利用强度不断加大，城市浅层地质稳定性造成一定程度的影响和破坏，导致我国许多城市道路地面塌陷事故不断发生，严重影响了人民群众生命财产安全和城市运行秩序。
朝阳华程公路工程试验检测有限公司辽宁朝阳 122000摘要：近年来，随着我国城市地下空间开发利用强度不断加大，城市浅层地质稳定性造成一定程度的影响和破坏，导致我国许多城市道路地面塌陷事故不断发生，严重影响了人民群众生命财产安全和城市运行秩序。
三维探地雷达是近年来国外发展起来的一项新技术，在道路地下空洞检测、地下管线探测、工程质量检测、考古等领域应用，取得了良好的效果。
文章对三维探地雷达技术在道路塌陷空洞探测
中的应用进行了研究分析，以供参考。
关键词：三维；探地雷达技术；道路塌陷；空洞探测 1前言
近年来，城市道路塌陷事件频繁发生。
北京、大连、哈尔滨、深圳、广州、南京、合肥、长沙、南宁、太原等近年来都出现过城区道路塌陷事件，轻则影响交通，重则造成死伤，造成生命财产的重大损失。
2三维探地雷达探测系统 2.1工作原理
探地雷达是通过发射天线（T）向下发射超高频短脉冲电磁波，由接收天线（R）接收反射波，并根据其回波旅行时间t（又称双程走时）、幅度与波形资料，经过图像处理和解译，以确定地下界面或地下介质的空间分布。
2.2三维探地雷达
三维探地雷达是近年来发展的新技术，它采用三维阵列天线，将发射天线与接收天线分离，交错等距排列，发射和接收天线可任意组合，实现剖面间距接近天线中心频率的1/4波长这一理想状态。
采集数据经专门的处理软件处理后可以实现数据的无缝拼接，保证最终成果为一个完整的三维数据体。
该成果可以在任意方向上“切片”以反映异常的形态。
2.3三维探地雷达数据采集系统
三维探地雷达数据采集系统包括雷达阵列天线（集成主机）、GPS精确定位系统、控制中心、工程车等，将三维探地雷达图像、图像坐标位置、地表特征物、标记等多种数据信息同步采集，融入到原始数据中。
该系统可对城市道路进行地毯式、全覆盖普查探测，得益于这种全新的数据采集模式，技术人员通过一幅幅雷达剖面，和不同方向的“切片”判断分析地下异常的位置、形态以及危害程度，并提出施工建议。
3三维探地雷达异常识别 3.1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，反映在图象上无明显变化。
3.2富水体
富水体的相对介电常数大于周边土体，随着含水量的增大，相对介电常数差异越大。
雷达图谱通常为顶面反射信号能量较强，下部信号衰减明显，同相轴较连续、频率变化不明显。
3.3道路局部密实不均匀
路面基层内若存在局部密实不均（压实度，离析，湿度）必然会导致介电常数的不同，电磁波在此发生反射，地面可接收到相应的雷达剖面异常图像。
这种密实不均体界面处引起的异常幅度一般变大，判断其边界的定性方法为：依据在不均匀体边界处有连续的反射波同相轴中断或弯曲分布，其波长变长，波幅明显变化，波组特征也发生明显变化。
3.4公路局部脱空或空洞
从理论上讲，在面层和基层结合密实区，层间反射弱，波形平缓、规则、无杂乱反射存在。
当路面积水未及时排出时可能导致地表水下渗，使面层与基层之间逐渐疏松，局部甚至脱空或空洞。
脱空、空洞的相对介电常数为1，与土体的相对介电常数（6～40）差异明显此时，层间介质的介电常数差异较大，依据雷达波反射界面与波的传播特性，反射界面明显、传播速度降低。
空洞异常区雷达图谱通常为反射信号能量强，反射信号的频率、振幅、相位变化异常明显，下部多次反射波明显，边界可能伴随绕射现象。
4应用实例分析
4.1探地雷达数据采集
为全面了解上海某道路下方塌陷空洞的三维空间分布，利用三维探地雷达技术对塌陷区进行了三维探测。
在道路表面布置了一个1.0m×0.5m的三维测网，平行路面布置了12条间距为0.5m的测线，垂直路面布置了11条间距为1.0m的测线，探测设备采用意大利IDS公司生产的RIS-K2型探地雷达系统；为兼顾探测深度和分辨率，本次探测采用400MHz屏蔽天线，采样点数为512个，时窗长度为100ns。
为采集到高精度雷达数据，采用50m皮尺定点并采用自动叠加、连续扫描模式，每隔1m做一个标记，以修正天线移动速度不均匀引起的记录道的位置错位。
4.2数据处理
探地雷达数据处理是利用数学方法压制雷达剖面的噪声，提高电磁波信号的信噪比，获取与地下介质有关的速度、振幅、频率和相位等特征信息，从而为雷达剖面的地质解译提供高质量的雷达剖面。
野外采集的原始雷达数据中来自地下塌陷位置的反射波非常微弱，加之采集现场运行的挖掘机、道路旁边的高压线使得采集的GPR数据包含大量噪声，因此需要经过处理才能压制噪声，提高反射波的信噪比，以利于雷达剖面的解释。
数据处理主要采用零时校正、直流滤波、带通滤波、自动增益和时深转换。
其中，零时校正主要是消除天线离地和天线延时的影响；直流滤波主要是切除电磁波中含有的直流成分；带通滤波的主要目的是消除地表环境如挖掘机、高压线工作产生的噪声影响；增益主要是补偿电磁波在地下介质中传播时衰减的能量；时深转换主要是将时间剖面转换为深度剖面。
4.3三维探测结果与分析
Y方向所有测线上的雷达剖面组成的三维雷达切片图。
在深度1.0～2.0m内有近似水平的反射波组，同相轴清晰、连续，推断为回填土层与地基层的分界面；深度约0.3m处出现近似水平的反射波组，局部位置出现杂乱反射波，推断为混凝土层与回填土层的电磁波，混凝土层局部发生脱落现象；在深度约为0.5m处，X=0m，0.5m，1.0m，1.5m，2.0m，2.5m和3.0m处的测线上的雷达剖面上，水平位置0～5.0m处大都出现强烈的反射波且两端出现强烈绕射现象，反射波出现范围随X方向距离的增大而减少，说明塌陷空间范围随X方向距离的增大而减小；在深度约为0.5m处，水平位置7.5～9.0m出现强烈的反射波，反射波从X=0m的测线一直延伸至X=3.0m处的测线。
X=3.5m，4.0m，4.5m 和5.0m时，测线上的雷达剖面上未见明显的起伏反射波出现，说明测线下方未出现塌陷现象；此外，在X=3.0m，3.5m，4.5m和5.0m处的雷达剖面上出现能量较强的水平反射波，且在整个深度上得到延伸，这是由于探地雷达天线受道路上的金属井盖产生的电磁波干扰所致。
X方向所有测线上的雷达剖面组成的三维雷达切片图。
由图9可见，在深度约为0.5m处，Y=0m，1.0m，2.0m，3.0m，4.0m和5.0m处的测线上的雷达剖面上，水平位置0～3.0m处大都出现强烈的反射波且端点处出现强烈绕射现象，反射波出现范围随Y方向距离的增大而减少，说明塌陷空间范围随Y方向距离增大而减小；水平位置3.0～5.0m处未见明显的反射波出现，道路下方未发生塌陷现象。
Y=6.0m，7.0m，8.0m，9.0m和10.0m处的测线上的雷达剖面上，水平位置0～3.0m未见强烈反射波出现，而在水平位置3.5～4.5m处出现强烈的双曲线反射波，反射波能量随Y方向距离的增大而增大，说明该处出现了塌陷现象。
此外，在Y=2.0m和6.0m的测线上的雷达剖面上出现能量较强的水平反射波，如黄色框所示，且在整个深度上延伸。
这是由于探地雷达天线受到道路上的金属井盖产生的电磁波干扰所致。
5结束语
由此可见，探地雷达三维探测技术可实现道路塌陷空洞三维探测的可视化和定量化，使塌陷空洞的位置反映更直观、解译更准确，大大地克服了二维雷达探测的局限性，并可根据道路塌陷空洞的分布位置、形态及大小评估道路的危险程度。
参考文献：
［1］钟世航，孙宏志，杨峰，刘杰.探地雷达地质探查及检测技术［M］.上海：上游科技出版社，2016. ［2］曾昭发，刘四新，冯晅.探地雷达理论与应用［M］.北京：电子工业出版社，。