利用探地雷达探测地下空洞_岳崇旺
基于地质雷达的地下空洞探测分析
基于地质雷达的地下空洞探测分析摘要：随着现代化技术的高速发展，地下空洞探测技术愈发丰富与先进，其中，地质雷达是常用技术之一。
基于此，为满足当前对地下空洞探测速度和准确性的新要求，本文立足于地下空洞形成原因和物性特征分析此项工作中地质雷达的运用要点，以期为相关探测工作提供参考性建议。
关键词：地下空洞探测；地质雷达；病害验证引言：在城市化进程不断加快和人们地下开发力度加大的背景下，为保证地下工程施工安全，需要探测地下空洞分析环境的危险性，避免地面下陷和沉降过大等现象的发生。
地质雷达技术主要利用不同介质之间的差异探测内部结构，不会对目标造成损伤，同时具有理想探测效果，因此，分析技术运用要点是必要的。
1.研究地下空洞形成原因及物性特征1.1地下空洞形成原因从当前地下空洞研究现状来看，形成原因主要如下：一是长期振动下形成。
由于城市化建设水平日益提高，城市道路在较多车辆的作用下长期受振动影响，对地下孔隙等造成影响，从而导致裂隙面积扩大，进而形成地下空洞；二是地下水和地质原因。
在地壳长期运动和地下水不断冲刷下，地下裂隙面积扩大，土层松散出现空洞；三是基建施工影响。
深基坑施工或是隧道施工会对地层结构造成一定影响，使得地下水渗出带走四周泥沙，最终形成空洞；四是地下管道施工影响。
一些地下管道施工没有压实回填土，或是封堵注浆严实性较差，在地下水沿着管道流动的情况下，带走了疏松泥土，进而形成空洞[1]。
1.2地下空洞物性特征根据上述形成原因空洞分为三种类型，具体是松散土层、含水空洞和空洞。
一般情况下，其物性特征与周围介质差异较大，以电阻率为例，地下空洞的电阻率值较高，而且电磁波的传播速度较快，若是空洞含水那么其电阻率会比周围介质的低，但是介电常数较大，电磁波传播速度降低。
如果空洞在形成后坍塌，则会出现堆积物，此类物质多为稀松、破碎，因此对比周围介质，其各类参数也存在明显差异。
2.分析地下空洞探测工作中地质雷达的运用要点地质雷达技术利用不同介质之间电磁波传播的差异对内部结构进行探测，技术流程为：发射高频电磁波——反射电磁波——主机接收——分析反射数据。
探地雷达原理及应用
探地雷达原理及应用探地雷达是一种利用电磁波进行地下探测的装置，其原理基于电磁波在地下传播时的特性和地下物质对电磁波的反射、散射、透射等现象。
探地雷达可以用于勘探、地质调查、资源勘测、环境监测、灾害预警等领域。
探地雷达的原理主要有三个方面：脉冲发射、多通道接收和时间域分析。
首先，在探地雷达中，发射器会发出一个脉冲电磁波信号，这种信号一般具有宽带、高功率、短脉冲的特点。
这个脉冲信号会通过天线发射到地下，经过传播后一部分被地下物体反射、散射或透射回来。
其次，多通道接收是探地雷达的另一个重要原理。
雷达接收系统会利用多个接收天线来接收地下反射回来的信号，通过采集这些信号的幅值、相位、时间差等信息，可以得到地下物体的位置、形状、材质等特征。
最后，探地雷达还会利用时间域分析的原理来处理接收到的信号。
时间域分析是指通过观察信号在时间上的变化来分析地下物体的特性。
例如，如果地下存在一个金属物质，那么它会对电磁波产生反射，因此在接收到的信号中可以观察到一个明显的回波。
通过分析这个回波的幅值、相位、时间，就可以获取地下物体的一些信息。
探地雷达的应用十分广泛。
在勘探领域，探地雷达可以用于寻找地下矿藏、石油、地下水等资源，通过分析地下物体的特性来判断其类型、储量等。
在地质调查上，探地雷达可以用于检测地下的地层结构、地下洞穴、断层等地质特征。
在环境监测方面，探地雷达可以用于检测地下污染物、地下管线等，以保护环境和预防灾害。
此外，探地雷达还可以用于考古学研究、土壤研究、地震预警等领域。
总之，探地雷达是一种基于电磁波传播的原理，通过发射脉冲信号、多通道接收和时间域分析等方法来探测地下物体。
其在勘探、地质调查、环境监测等领域具有重要的应用价值，为科学研究和社会发展提供了关键的技术手段。
探地雷达工作原理
探地雷达工作原理
探地雷达是一种使用电磁波进行地下探测的仪器。
其工作原理基于电磁波在不同介质中传播速度不同的特性。
当探地雷达工作时，会产生一系列的电磁脉冲波。
这些电磁脉冲波在地下传播时，会与地下的物体进行相互作用。
当电磁波遇到地下的不同物质边界，如土壤、岩石或金属等，会发生反射、折射或散射。
探地雷达接收到这些反射、折射或散射的信号后，通过分析信号的强度、时间延迟和回波形状等特征，可以获得关于地下物体的信息。
具体来说，探地雷达的工作原理如下：
1. 发射脉冲：探地雷达会发射一个短暂的电磁脉冲波，该波包含了一定频率范围内的电磁能量。
2. 接收回波：当发射的电磁波遇到地下物体时，会发生反射、折射或散射，一部分能量会返回到雷达接收器。
3. 记录信号：雷达接收器会记录下接收到的回波信号，包括信号的强度（振幅）、时间延迟和波形。
4. 处理信号：通过对接收到的信号进行处理和分析，可以获得地下物体的特征信息。
例如，根据信号的时间延迟可以确定物体距离雷达的深度，根据信号的振幅可以判断物体的尺寸或所
含物质。
需要注意的是，探地雷达的工作原理在不同介质和场景下可能会有所差异。
例如，在土壤中探测金属物体时，电磁波会被金属反射，而忽略了土壤的影响。
因此，在实际应用中，人们常常根据具体需求选择适合的探地雷达工作原理，以达到较好的探测效果。
地质雷达在空洞探测中的应用解决方案
地质雷达在空洞探测中的应用解决方案地质雷达在建筑地基的空洞探测中的应用解决方案引言在工程地基勘察设计和施工过程中，经常会遇到各种类型的地下空洞，容易诱发地基失稳和地面建筑的破坏。
地下空洞具有隐蔽性高、突发性强、危害性大和难以预测的特点。
地质雷达探测是一种先进的测试技术,是近十余年发展起来的地球物理高新技术方法, 以其分辨率高、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。
现已被广泛用于各种脱空、空洞、回填不实等工程质量检测。
技术原理地质雷达( Ground Penetration Radar ，简称GPR)又称探地雷达，是一种浅层高分辨探测技术，它利用高频电磁波以宽频带脉冲形式在地面通过发射天线送入地下，电磁波在地下传播过程中，当遇到目标体如空洞时，会发生反射并返回地面，被接收天线接收，由于电磁波在地下介质中传播时，其路径波形与能量会随着所通过介质的电性质及几何形态不同而变化，因此，通过对电磁波反射信号的旅行时间即双程走时频率幅度与波形变化等时频特征和振幅特征的分析研究，就可以确切了解地下界面或目标体的空间位置及形态。
这是一种非破坏性的探测技术,可以安全地用于城市建设中的工程场地,并具有较高的探测精度和分辨率。
图1 地质雷达的工作原理示意图图1中T 为发射天线,R 为接收天线,电磁波在地下介质中遇到目标体和基岩时发生反射,信号返回地面由天线R 接收并记录,通过主机的回放处理,就可以得到雷达记录的回波曲线(如图2所示)。
图2 地质雷达记录的回波曲线图2中横坐标的单位为m ，横坐标代表地表面的探测距离，在地表面均匀打点可以得到相应点位的地下介质分布情况；纵坐标代表的是电磁波从发射到遇见地下目标体或基岩时反射回地面并被仪器接收所需要的时间。
有了雷达记录的双程反射时间即可公式（1）算出该界面的埋藏深度H：（1）其中，t为目标层雷达波的反射时间；c 为雷达波在真空中的传播速度（0.3m/ns );εr为目标层以上介质相对介电常数均值。
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。
探地雷达技术用于城市道路地下空洞塌陷灾害探测的创新 与实践
探地雷达技术用于城市道路地下空洞塌陷灾害探测的创新与实践摘要：全国城市道路塌陷事故频出对城市居民的生命财产安全构成了巨大的威胁和影响。
因此，有必要发展一种快速、方便、准确、经济的方法来检测和评价城市道路下方土体情况，及时排除城市道路塌陷的隐患危害，保障基础设施的良好运行，更好地为社会提供安全保障服务。
目前，地质雷达探测技术是最合适的技术方法，特别在人口密集的大中型城市，利用探地雷达进行城市道路塌陷灾害的探测和评估的方法已经被频繁使用，但仍然需要不断创新、改进和完善，相信未来地质雷达探测技术将在城市道路安全隐患排查中发挥更大的作用。
关键词：探地雷达；城市道路；地下空洞塌陷；创新1 城市道路地下空洞塌陷问题及影响因素城市道路坍塌的原因是多种多样的，但近年来，随着城市的飞速发展和周边环境的不断扩张，目前城市道路坍塌事故发生频率越来越高，已经具有一定的普遍性。
从理论上讲，城市路面塌陷的原因可以归纳为以下几个方面。
（1）自然地质环境因素。
主要原因是城市道路塌陷引起的自然地质条件，如岩溶塌陷引起的岩石或地下水变化或道路塌陷引起的地质活动;（2)人类的活动所导致的路面坍塌。
例如，人类过度开采地下水会导致路面塌陷；开采后遗留在矿区的采空区容易导致路面塌陷。
(3)和人类的活动有关系。
也就是说，城市道路建设项目的实施，如地铁、地下设施和城市建设项目的实施，导致原有的地下室层被破坏，城市道路表面坍塌。
(4)城市地下各种管道的运行不正常。
例如，城市地下液体输送管道破裂也会导致路面塌陷。
比如，城市地下水管破裂，会造成路基土被水冲刷和腐蚀，久而久之，它又会回流，造成土壤颗粒被自来水冲走，最终导致道路坍塌。
2 探地雷达测试原理通孔穿透雷达(GPR)可以将特定波长的高频电磁波传输到地面，使其通过均匀的地层介质，实现稳定的传播。
高频电磁波不能直接穿过，会产生反射和透射。
通过对软件和硬件的分析，可以对不同的波形进行分析和处理，确定路面结构层的厚度、地下隐藏物的位置和几何尺寸、新的市政道路的质量控制和检测。
探地雷达对道路空洞修复效果探测的应用
探地雷达对道路空洞修复效果探测的应用
许泽善;肖敏;陈洁;李熙;田行达
【期刊名称】《工程勘察》
【年(卷),期】2024(52)4
【摘要】随着各大城市道路空洞探测项目的实施,探测成果丰硕,有效减少了道路塌陷事故,也推动了空洞修复技术的发展,但修复后的空洞仍频繁出现沉陷甚至塌陷事件,主要原因是空洞修复技术的不足,当时又无法得知修复效果。
为保证空洞修复后不再出现新空洞,空洞修复后的雷达探测成为检测修复效果的有效手段。
探地雷达由于其分辨率高、速度快、成果直观且可实时反应地下情况,是目前常用的探测手段。
本文首先阐述了目前普遍使用的空洞修复技术,并对修复后空洞进行探地雷达正演模拟,最后结合工程案例,分析探测效果。
结果表明,探地雷达对大多数修复技术的效果探测准确可靠,但对高聚物注浆修复效果评价需结合FWD(落锤式弯沉仪)等其他无损检测技术,本文所提出的探测方法可为同行开展相关工作提供借鉴。
【总页数】6页(P73-78)
【作者】许泽善;肖敏;陈洁;李熙;田行达
【作者单位】大连中睿科技发展有限公司;上海力阳道路加固科技股份有限公司;长江地球物理探测(武汉)有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】P631.325
【相关文献】
1.探地雷达在厂区道路路基空洞探测中的应用效果
2.基于探地雷达的城市道路地下空洞探测研究
3.基于探地雷达的道路地下空洞探测技术研究
4.三维探地雷达技术在道路塌陷空洞探测中的应用
5.双频探地雷达探测道路地下空洞的试验与识别研究
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雷达测绘技术在地下空洞探测中的实际应用经验
雷达测绘技术在地下空洞探测中的实际应用经验引言：雷达测绘技术作为一项先进的探测技术，在地下空洞探测中起到了重要的作用。
本文将探讨雷达测绘技术的实际应用经验，并分析其在地下空洞探测中的优势与局限。
一、雷达测绘技术的基本原理与工作机制雷达测绘技术是利用电磁波在介质边界的反射和折射来实现地下空洞探测的一种方法。
其基本原理是利用雷达发射器发出一束电磁波，当波束遇到地下空洞时，一部分电磁波会被空洞边界反射回来，再由雷达接收器接收。
通过分析接收到的电磁波信号，可以判断地下空洞的存在、位置和形状。
由于地下空洞与周围土壤或岩石的电磁波特性不同，所以雷达测绘技术可以通过探测电磁波的回波信号来反映地下空洞的情况。
雷达测绘技术的工作原理与地震探测类似，但其所用的电磁波频率较高，可以更精确地探测到地下空洞的信息。
二、雷达测绘技术在地下空洞探测中的优势1. 快速高效：雷达测绘技术可以快速获取地下空洞的信息，省去了传统钻探勘探的时间与资源成本，提高了勘探效率。
2. 非破坏性：雷达测绘技术是一种非破坏性的探测方法，不需要对地表进行大规模开挖或破坏性操作，降低了对环境的影响。
3. 多参数反演：通过分析电磁波回波信号的特点，雷达测绘技术可以反演地下空洞的尺寸、深度、形状等参数，提供详细的勘测结果。
4. 深度探测：相对于传统的探测手段，雷达测绘技术可以实现深度探测，能够探测到几十米甚至上百米深处的地下空洞。
三、雷达测绘技术在地下空洞探测中的实际应用案例1. 市政工程中的应用：雷达测绘技术可以用于城市地下管网、地下隧道等的勘测与监测。
通过雷达测绘技术，可以迅速获取地下空洞的位置和范围，为市政工程的规划和施工提供实时数据支持。
2. 岩溶地区勘探：雷达测绘技术在岩溶地区的勘探中应用广泛。
岩溶地区常常存在着诸如地下溶洞、地下河道等大型地下空洞，利用雷达测绘技术可以有效地探测并评估这些潜在的地质灾害风险。
3. 老建筑维护中的应用：对于一些历史悠久的建筑物或文化遗产，在维护保护过程中，常常需要了解地下空洞的情况。
探地雷达原理
探地雷达原理探地雷达是一种利用电磁波进行地下勘探的仪器，它可以通过发射电磁波并接收反射波来获取地下物体的信息。
探地雷达原理主要包括电磁波的传播、反射和接收三个方面。
首先，探地雷达利用的是电磁波的传播特性。
电磁波在空间中传播时会遇到不同介质的阻碍，不同介质对电磁波的传播速度和衰减程度都会产生影响。
当电磁波遇到地下物体时，会发生反射、折射和透射等现象，这些现象都会对电磁波的传播产生影响。
其次，探地雷达原理还涉及到电磁波的反射。
当探地雷达发射电磁波时，这些电磁波会遇到地下物体并发生反射。
根据反射波的强弱和返回时间，可以推断出地下物体的性质、形状和深度等信息。
这种原理类似于声纳在水中的应用，通过声波的反射来获取水下物体的信息。
最后，探地雷达原理还包括电磁波的接收。
探地雷达接收到反射波后，会将信号转化为电信号并进行处理，最终形成地下物体的图像或剖面图。
这些图像可以帮助地质勘探人员分析地下结构、勘探矿藏、寻找地下水源等。
总的来说，探地雷达原理是基于电磁波的传播、反射和接收来实现地下勘探的。
通过对电磁波在地下介质中的传播特性进行分析，可以获取地下物体的相关信息，为地质勘探和资源勘察提供重要的技术手段。
探地雷达在地质勘探、城市规划、建筑工程、文物保护等领域都有着重要的应用价值。
随着科技的不断进步，探地雷达原理也在不断完善和发展，为人们的生产生活带来了诸多便利。
希望通过本文的介绍，可以让读者更加深入地了解探地雷达原理，为相关领域的研究和应用提供参考。
探地雷达测试技术在房屋地基基础检测中的应用
探地雷达测试技术在房屋地基基础检测中的应用1. 引言1.1 背景介绍探地雷达技术是一种通过电磁波穿透物质并检测反射信号的无损检测技术。
在房屋地基基础检测中，传统的方法往往需要对地基进行拆除或挖掘，这样不仅费时费力，而且可能会对房屋结构造成破坏。
而探地雷达技术可以在不破坏地基的情况下准确获取地下结构的信息，大大提高了检测效率和准确性。
随着城市建设的不断发展，房屋地基基础的安全与稳定性成为了人们关注的焦点。
探地雷达技术的引入为地基基础检测提供了一种全新的方法，能够及时发现地下隐患，帮助设计者和建筑工程师更好地了解地基结构的情况，从而提高建筑物的安全性和稳定性。
通过对探地雷达技术原理的研究和应用，可以更好地掌握房屋地基基础检测的需求，并且发挥其在此领域的重要作用。
探地雷达技术的优势在于其非破坏性、高效性和准确性，能够为房屋地基基础检测提供更为可靠的数据支持。
【背景介绍】1.2 研究意义房屋地基基础的检测是房屋建造过程中至关重要的一环，其质量直接影响到房屋的安全性和稳定性。
而传统的检测方法往往存在局限性，无法全面准确地发现地基基础存在的问题，给房屋的建设和使用带来一定风险。
探地雷达测试技术的应用在房屋地基基础检测中具有非常重要的研究意义。
探地雷达技术具有非破坏性、高效快速、准确性高等特点，能够有效地探测地下结构，并获取地下介质的特征信息。
将探地雷达技术应用于房屋地基基础检测中，可以帮助工程师们更全面地了解地基基础的实际情况，及时发现隐藏的问题，有针对性地进行修复和加固，提高房屋的安全性和可靠性。
探地雷达测试技术还可以减少施工过程中的人力物力浪费，降低工程成本，提高工作效率，对房屋工程建设具有重要的指导意义。
通过深入研究和应用探地雷达测试技术在房屋地基基础检测中的意义，可以为工程建设提供更科学、更有效的技术支持，促进房屋建设质量的提升和安全性的保障。
探地雷达测试技术在房屋地基基础检测中的应用具有重要的研究意义。
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文章编号:10045589(2007)01011404利用探地雷达探测地下空洞岳崇旺,王祝文吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026摘要:简要介绍了探地雷达工作原理及其探测地下空洞的方法技术,以广州某地基勘察中地下空洞的检测为例,分析了地下空洞的雷达波组特征,总结了探地雷达时深剖面图的异常特征。指出该方法具有速度快、探测精度高、可获得连续结果等特点。经开挖验证,探地雷达异常特征与地下空洞实际位置相吻合。关键词:探地雷达;地下空洞;异常特征中图分类号:P631.325 文献标识码:A
收稿日期:2006-09-29;改回日期:2007-01-08Applicationofgroundpenetratingradarininvestigationonsubterraneancavitation
YUEChong-wang,WANGZhu-wenCollegeofGeoexplorationScienceandTechnology,JilinUniversity,Changchun130026,ChinaAbstract:TheauthorsbrieflyintroducedtheoperatingprincipleofGPRanditsmethodandtechniqueforinvestigatingthesubterraneancavitation,withsomesubterraneancavitationinspectionofgroundworkexplo-rationinGuangzhouasanexample,analyzedtheradarwavegroupcharacteristicsofsubterraneancavitation,andsummarizedtheanomalycharacteristicsofthetime-depthsectionsoftheGPR.Themethodhasthecharac-teristicssuchashighspeedandprecisionaswellasavailablesequentialresults.TheexcavationverifiesthattheanomalycharacteristicsoftheGPRaccordwithtruepositionofthesubterraneancavitation.Keywords:GPR;subterraneancavitation;anomalycharacteristics
0 引言探地雷达又称地质雷达(GroundPenetratingRadar,简称GPR),近年来其应用范围越来越广,探地雷达勘探技术在路基检测、公路路面检测、隧道衬砌结构检测和考古等浅层勘探方面应用的较多,对近地表的岩溶、破碎带等相对较大的目标体的勘查也有良好的效果[1]。随着建筑部门对建筑场地的地基条件要求越来越高,单纯的工程地质钻探很容易对孔间的一些土洞、溶洞等遗漏,以至给工程带来隐患。而常规的物探方法(如电法勘探、浅层地震勘探等)受到客观因素的干扰和场地条件的制约,在应用范围和精度等方面存在不足。笔者根据探地雷达的优点,在广州市某地的地基勘察中采用探地雷达与钻探相结合,查明了工程隐患,取得了明显效果。
1 工作原理探地雷达勘探是一种以地下不同介质的介电常数差异为基础的物探方法。它通过发射天线向地下发射高频电磁脉冲,此脉冲在向地下传播过程中遇到介质的介电常数变化的界面时会产生反射,接收天线接收返回地面的反射波,将其传入仪器内进行显示和记录。电磁波在介质中传播时,其路径、电
第26卷 第1期2007年3月 世 界 地 质GLOBALGEOLOGY Vol.26 No.1Mar.2007磁场强度与波形随所通过介质的电性及几何形态的变化而发生变化,利用资料的后处理便可得到地下不同介质的分布情况及介电常数变化面的位置等参数。探地雷达的观测方式有两种[1,2]:一种是宽角法,发射天线固定不动,接收天线沿测线移动并逐点接收来自反射界面的反射回波,则回波走时与天线距之间满足(1)式(图1a)[2]t=1vx2+4z2(1) 式中:x为发射天线与接收天线之间的距离(m);v为电磁波在地下介质中的传播速度(m/ns);z为反射点到地面的垂向距离(m);t为回波走时(ns)。另一种方式是剖面法,保持发射和接收天线距固定不变,逐步移动装置。对于零天线距的单置式天线而言,即天线距x很小且固定时同时激发并接收,则自激自收时间为(图1b)[3]。t=1vx2+4z2≈2zv(2)图1 探地雷达工作原理Fig.1 OperatingprincipleofGPR2 地质概况工作区位于广州市内,在该场地进行工程钻探时,发现4个孔有空洞,洞深埋藏1.8～2.7m,洞高1.5～2.5m。为查明场地其他区域是否有空洞,对该场地进行了探地雷达勘测。该场地第四系覆盖层较厚,基岩为灰岩,基岩面埋深>10m,覆盖层(泥砂土,含水20%)的相对介电常数为10±,电磁波的传播速度约为0.095m/ns。3 探测方法与技术(1)使用仪器本次探测采用美国GSSI公司生产的SIR-10H型探地雷达探测系统,场区为长方形,面积1210m2,布置了17条测线,测线间隔4m,测
线累计长1351m。(2)天线选择本次勘查目标体深度为5m,根据电磁波理论可知探地雷达的探测分辨率以及探测的深度与天线的主频率有关,即在相同的地质条件下主频率越高,探测的分辨率愈高,其探测深度也愈浅,而且只有当被探测目标体的尺寸不小于所激发主频率的电磁波半个波长时才能够分辨出来[3-7]。为排除场
地高压线的干扰,根据本场区的地质条件以及探测目的和临场试验,探测采用主频率为100MHz屏蔽天线。(3)数据采集方式屏蔽天线采用连续采集方式。(4)参数设置①时窗:时窗的设置由探测的深度决定,一般采取探测深度(H)为目标深度的1.5倍。根据和介电常数(ε)可以确定[5]采样时窗长度(W)为150ns。②滤波:100MHz天线的滤波高通30MHz,低通300MHz;③采样点:对于不同的天线频率(F),选择的采样点数(Ns)也不同[5]。本次探测采用每测
点的时间波形曲线的采样点数为Ns=512;
4 资料处理及解释雷达图形常以脉冲反射波的波形来记录,以波形或灰度来显示探地雷达的探测剖面图。由于地下介质相当于一个复杂的滤波器,介质对波的不同程度的吸收以及介质的不均匀性质,使得脉冲达到接收天线时,波幅减小,波形变得与原始发射波形有较大的差异。另外,不同程度的各种随机噪声和干扰对实测数据也有影响。因此,必须对接收到的信号进行适当地处理,以改善资料的信噪比,为进一步分析解释提供清晰的图像。探地雷达的资料处理过程[1-3]:
①对原始数据做一维滤波处理,去除直流漂
115第1期 岳崇旺王祝文:利用探地雷达探测地下空洞 移;②进行静校正,找出直达波、移动开始时间;③控制增益处理,将深部信号进行放大;④进行二维滤波,抽取平均道去除图像中的水平部分;⑤进行一维滤波,切除过高频率和过低频率的信号;⑥进行二维滤波,滑动平均抑制噪声,使图像更加平滑。
图2 测线1的时深剖面图Fig.2 Time-depthsectionofsurveyline1
图3 测线4的时深剖面图Fig.3 Time-depthsectionofsurveyline4
图4 测线4异常发现的宽1.3m地下通道Fig.4 Undergroundpassagewidth1.3mdiscoveredbytheanomalyofsurveyline4
图像解释就是识别异常,这是一个经验积累的过程,一方面,解释基于探地雷达图像的正演结果,另一方面,可根据以往的工程实践取得的实际成果来获取。只有获得高质量的雷达图像,并正确地判别异常,这样才能获得可靠、准确的地质解释结果。在布置测线时,令测线1通过钻孔位置,沿测线1作雷达探测,由时深剖面图(图2)可以看出钻孔位置处出现了异常。从图2中可以看出,在横向上反射波组整体上呈同相性,而在钻孔处反射波组发生相变,该异常部位呈现出不连续的弧形堆积现象,根据钻探资料,该钻孔钻探得出在距地面1.7～2.5m为空洞,由此可见,探地雷达的实测效果是明显的。根据测线1的特征,对17条测线进行综合分析和对比,在其他测线的不同部位出现了类似的异常特征,如图3为测线4出现的弧状异常。
116 世 界 地 质 第26卷探地雷达的地下空洞异常一般表现为反射波频率较低,波幅变强或很强,均有比较对称的弧形同相轴形态。对探地雷达勘查发现的地下异常目标,如果条件许可,进行开挖验证是最直接的验证解释结果的方法。如图4为根据测线4的时深剖面图(图3所示的空洞异常)开挖出的地下通道照片,证明了地质雷达发现地下异常物的良好效果。该地下通道埋藏于地面以下约2.0m处,由砖和混凝土砌成,通道宽约1.3m,基本完好,部分被土填埋。可见通过探地雷达的探测能够明显地揭示地下空洞异常物,并可以基本查明各通道在测区内的走向,发现地质隐患。
5 结束语探地雷达方法具有速度快、探测精度高、可获得连续结果等特点,是一项应用十分广泛的近地表地球物理探测技术,其应用领域在不断扩展。但是,要充分发挥这一技术手段的优势和潜力,必须将地质与工程问题的特点与探地雷达技术自身特点结合起来加以考虑,采用合适的工作方法,选择正确的工作参数。本文通过工程实例说明了该方法对探测地下空洞等目标物中具有良好的效果,弥补了钻探勘探范围小的不足,节约了施工成本,提高了工程进度。
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