引論：我們?yōu)槟砹?篇地質(zhì)雷達(dá)論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫(xiě)作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。
地質(zhì)雷達(dá)論文:地質(zhì)雷達(dá)在水利工程質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用
摘要：簡(jiǎn)述地質(zhì)雷達(dá)的基本原理，介紹了地質(zhì)雷達(dá)在水利工程質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用實(shí)例。
關(guān)鍵詞：地球物理 地質(zhì)雷達(dá) 水利工程 質(zhì)量 應(yīng)用
1 前言
地質(zhì)雷達(dá)作為近十余年來(lái)發(fā)展起來(lái)的地球物理高新技術(shù)方法，以其分辨率高、定位、快速經(jīng)濟(jì)、靈活方便、剖面直觀、實(shí)時(shí)圖象顯示等優(yōu)點(diǎn)，備受廣大工程技術(shù)人員的青睞。現(xiàn)已成功地應(yīng)用于巖土工程勘察、工程質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)、水文地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)資源研究、生態(tài)環(huán)境檢測(cè)、城市地下管網(wǎng)普查、文物及考古探測(cè)等眾多領(lǐng)域，取得了顯著的探測(cè)效果和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，并在工程實(shí)踐中不斷完善和提高，必將在工程探測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮著愈來(lái)愈重要的作用。而地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)用于堤防隱患的探測(cè)尚屬初步階段，通過(guò)廣大物探技術(shù)人員的共同努力，達(dá)到了解和掌握不同隱患類型在雷達(dá)圖像上的反映特征，在不斷總結(jié)探測(cè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提高異常的判斷能力和精度，較確切地推定堤防工程隱患的性質(zhì)和位置，以便指導(dǎo)有關(guān)管理單位加強(qiáng)堤防工程重點(diǎn)部位的維護(hù)和防范，提高和鞏固堤防工程的運(yùn)行周期和防洪能力。本文以永定河堤防工程護(hù)砌質(zhì)量檢測(cè)為實(shí)例，說(shuō)明地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)在堤防工程探測(cè)中的應(yīng)用情況，以此與同行進(jìn)行切磋，推動(dòng)堤防工程探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，不妥之處，敬請(qǐng)批評(píng)指正。
2 基本原理
地質(zhì)雷達(dá)與探空雷達(dá)相似，利用高頻電磁波(主頻為數(shù)十?dāng)?shù)百乃至數(shù)千兆赫)以寬頻帶短脈沖的形式，由地面通過(guò)發(fā)射天線(T)向地下發(fā)射，當(dāng)它遇到地下地質(zhì)體或介質(zhì)分界面時(shí)發(fā)生反射，并返回地面，被放置在地表的接收天線(R)接收，并由主機(jī)記錄下來(lái)，形成雷達(dá)剖面圖。由于電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其路徑、電磁波場(chǎng)強(qiáng)度以及波形將隨所通過(guò)介質(zhì)的電磁特性及其幾何形態(tài)而發(fā)生變化。因此，根據(jù)接收到的電磁波特征，既波的旅行時(shí)間(亦稱雙程走時(shí))、幅度、頻率和波形等，通過(guò)雷達(dá)圖像的處理和分析，可確定地下界面或目標(biāo)體的空間位置或結(jié)構(gòu)特征。
雷達(dá)波(電磁波)在界面上的反射和透射遵循Snell定律。實(shí)際觀測(cè)時(shí)，由于發(fā)射天線與接收天線的距離很近，所以其電磁場(chǎng)方向通常垂直于入射平面，并近似看作法向入射，反射脈沖信號(hào)的強(qiáng)度，與界面的反射系數(shù)和穿透介質(zhì)的衰減系數(shù)有關(guān)，主要取決于周?chē)橘|(zhì)與反射目的體的電導(dǎo)率和介電常數(shù)，對(duì)于以位移電流為主的介質(zhì)，既大多數(shù)巖石介質(zhì)屬非磁性、非導(dǎo)電介質(zhì)，常常滿足σ/ωε<<1，于是衰減系數(shù)(β)的近似值為：
既衰減系數(shù)與電導(dǎo)率(σ)及磁導(dǎo)率(μ)的平方根成正比，與介電常數(shù)(ε)的平方根成反比。
而界面的反射系數(shù)為：
式中Z為波阻抗，其表達(dá)式為：
顯然，電磁波在地層中的波阻抗值取決于地層特性參數(shù)和電磁波的頻率。由此可見(jiàn)，電磁波的頻率(ω=2πf)越高，波阻抗越大。
對(duì)于雷達(dá)波常用頻率范圍(25～1000MHz)，一般認(rèn)為σ<<ωε,因而反射系數(shù)r可簡(jiǎn)寫(xiě)成:
上式表明反射系數(shù)r主要取決于上下層介電常數(shù)差異。
應(yīng)用雷達(dá)記錄的雙程反射時(shí)間可以求得目的層的深度H：
式中:t為目的層雷達(dá)波的反射時(shí)間；c為雷達(dá)波在真空中的傳播速度(0.3m/ns)；εr為目的層以上介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)均值。
3 工程概況
北京市界內(nèi)永定河左、右堤防于清朝乾隆年間修筑，后經(jīng)數(shù)次維修和加固形成現(xiàn)有規(guī)模，主體為梯形，頂寬約10m，可見(jiàn)堤高約5～6m，堤內(nèi)坡坡度為1:1.5～1:2.0，外坡相對(duì)較緩為1: 2.0～1: 2.5。
堤身為人工堆積，主要由粉細(xì)砂(中下游段)、卵礫石(上游段)組成。介質(zhì)構(gòu)成復(fù)雜多變，分布不均，且處于包氣帶中，極為干燥。
堤基為第四系全新統(tǒng)地層，巖性以粉細(xì)砂為主，下游段出現(xiàn)黑色淤泥質(zhì)粘土夾層，層厚約0.7～2.0m。
地下水位埋深(自地表計(jì))：盧溝橋附近約20.0m，至下游逐漸變淺，達(dá)省/市界附近(石佛寺)一帶約2.0m。
永定河盧溝橋下游至省/市界左、右堤防共劃定險(xiǎn)工段12處23段，分布在左堤約60Km和右堤約30Km范圍內(nèi)，其險(xiǎn)工段內(nèi)坡為漿砌石(厚約40cm——原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn))結(jié)合鉛絲石籠構(gòu)成的護(hù)砌，并于1964～1989年間營(yíng)建，漿砌石護(hù)坡除可見(jiàn)堤身部分露出外，其余部分與鉛絲石籠水平護(hù)底均埋于河灘灘地以下，一般為3.0～5.0m，外鋪8.0m的鉛絲石籠護(hù)底。這些險(xiǎn)工段在歷史上均有決口或搶險(xiǎn)加固的記載。為滿足北京市對(duì)永定河防洪設(shè)計(jì)的需要，保障該堤防渡汛萬(wàn)無(wú)一失，故進(jìn)行地球物理勘探工作，以檢測(cè)堤防工程的護(hù)砌質(zhì)量，便于99年6月份之前進(jìn)行加固處理。
4 測(cè)試技術(shù)及資料處理
為判斷險(xiǎn)工段堤內(nèi)坡護(hù)險(xiǎn)漿砌石質(zhì)量的優(yōu)劣，沿內(nèi)坡坡腳布置一條雷達(dá)探測(cè)剖面，并按其走向連續(xù)測(cè)試。
外業(yè)施測(cè)使用瑞典MALA地質(zhì)儀器有限公司生產(chǎn)的RAMAC/GPR地質(zhì)雷達(dá)系統(tǒng)，天線的中心頻率為250MHz，收發(fā)天線的間距為0.6m。實(shí)測(cè)采用剖面法，且收發(fā)天線方向與測(cè)線方向平行。記錄點(diǎn)距為0.2m，采樣頻率為3893MHz，單一記錄跡線的采樣點(diǎn)數(shù)為512，迭加次數(shù)為16，記錄時(shí)窗為180ns，若取堤身土體的雷達(dá)波速為0.08～0.10m/ns，表層漿砌石的雷達(dá)波速為0.10～0.12m/ns，綜合考慮該地層剖面特征，選取雷達(dá)波速中值為0.10m/ns，則此時(shí)該雷達(dá)系統(tǒng)的最小縱向分辨率為8～10cm。
雷達(dá)資料的數(shù)據(jù)處理與地震反射法勘探數(shù)據(jù)處理基本相同，主要有：①濾波及時(shí)頻變換處理；②自動(dòng)時(shí)變?cè)鲆婊蚩刂圃鲆嫣幚恚虎鄱啻沃貜?fù)測(cè)量平均處理；④速度分析及雷達(dá)合成處理等，旨在優(yōu)化數(shù)據(jù)資料，突出目的體、較大限度地減少外界干擾，為進(jìn)一步解釋提供清晰可辨的圖像。處理后的雷達(dá)剖面圖和地震反射的時(shí)間剖面圖相似，可依據(jù)該圖進(jìn)行地質(zhì)解釋。
5 成果分析
地質(zhì)雷達(dá)資料的地質(zhì)解釋是地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)的目的。由數(shù)據(jù)處理后的雷達(dá)圖像，客觀地分析各種雷達(dá)波組的特征(如波形、頻率、強(qiáng)度等)，尤其是反射波的波形及強(qiáng)度特征，通過(guò)同相軸的追蹤，確定波組的地質(zhì)意義，構(gòu)制地質(zhì)——地球物理解釋模型，依據(jù)剖面解釋獲得整個(gè)測(cè)區(qū)的最終成果圖。
地質(zhì)雷達(dá)資料反映的是地下地層的電磁特性(介電常數(shù)及電導(dǎo)率)的分布情況，要把地下介質(zhì)的電磁特性分布轉(zhuǎn)化為地質(zhì)分布，必須把地質(zhì)、鉆探、地質(zhì)雷達(dá)這三個(gè)方面的資料有機(jī)結(jié)合起來(lái)，建立測(cè)區(qū)的地質(zhì)——地球物理模型，才能獲得正確的地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)模式。
雷達(dá)資料的地質(zhì)解釋步驟一般為：
⑴ 反射層拾取
根據(jù)勘探孔與雷達(dá)圖像的對(duì)比分析，建立各種地層的反射波組特征，而識(shí)別反射波組的標(biāo)志為同相性、相似性與波形特征等。
⑵ 時(shí)間剖面的解釋
在充分掌握區(qū)域地質(zhì)資料，了解測(cè)區(qū)所處的地質(zhì)結(jié)構(gòu)背景的基礎(chǔ)上，研究重要波組的特征及其相互關(guān)系，掌握重要波組的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，其中要重點(diǎn)研究特征波的同相軸的變化趨勢(shì)。特征波是指強(qiáng)振幅、能長(zhǎng)距離連續(xù)追蹤、波形穩(wěn)定的反射波。同時(shí)還應(yīng)分析時(shí)間剖面上的常見(jiàn)特殊波(如繞射波和斷面波等)，解釋同相軸不連續(xù)帶的原因等。
圖1 左堤9+638～9+721護(hù)險(xiǎn)段坡腳雷達(dá)圖像(a)和地質(zhì)解釋圖(b)
根據(jù)上述解釋原則，對(duì)雷達(dá)圖像進(jìn)行地質(zhì)解釋如下：
圖1(a)為左堤9+638～9+721護(hù)險(xiǎn)段坡腳雷達(dá)測(cè)試圖像。此圖由淺至深解釋為：①及時(shí)同相軸(<4ns)為雷達(dá)波初始信號(hào)；②第二同相軸和第三同相軸(<12ns，層厚約0.40m)呈現(xiàn)出寬粗、強(qiáng)振幅，且連續(xù)可追蹤的水平層狀，該同相軸推測(cè)為漿砌石在雷達(dá)圖像上的反映。尤其是第三同相軸有時(shí)出現(xiàn)不連續(xù)段或缺失或雜亂無(wú)章時(shí)，即可推定此處漿砌石質(zhì)量差或與堤身土體分離形成架空等現(xiàn)象；③新人工填土：反射層位不連續(xù)，起伏變化較大，有時(shí)雜亂無(wú)章，反映該層填土不均勻，層位不穩(wěn)定，時(shí)有透鏡體的形式展現(xiàn)，該層厚度大約為2～4m；④老人工填土：反射層位連續(xù)且穩(wěn)定，層內(nèi)介質(zhì)變化不大，反映出該層填土較均勻，已形成相對(duì)密實(shí)的地層，該層厚度大約為1～3m；⑤自然地層：即堤基持力層，反射明顯，層位穩(wěn)定，未見(jiàn)層內(nèi)介質(zhì)突變或不均勻的現(xiàn)象，反映出自然地層沉積環(huán)境較好，密實(shí)度相對(duì)較大等，此層頂面埋深大約為4～5m。
圖1(b)為上述地質(zhì)解釋的剖面圖。
圖2為左堤32+960處護(hù)險(xiǎn)坡腳雷達(dá)圖像，圖中淺部解釋與圖1類似，主要說(shuō)明的是剖面6.0～12.0m段，自0.4m以下反射層位雜亂，極不規(guī)則，連續(xù)追蹤性差，出現(xiàn)很多的短小反射層，且漿砌石下部反射也很雜亂無(wú)章，說(shuō)明此段護(hù)險(xiǎn)下部的土體較松散，與漿砌石形成似離似親，接觸較差。而剖面12.0～15.7m段上下部位反映較均一，水平層狀良好，說(shuō)明此段堤身土體較密實(shí)，與漿砌石接觸良好。
圖3為已知漿砌石下部架空時(shí)的圖像，該剖面第三反射同相軸自剖面點(diǎn)9.4m處斷開(kāi)，形成“背斜”狀的強(qiáng)反射層，此現(xiàn)象延續(xù)到剖面點(diǎn)12.8m處，此段漿砌石與下部土體分離導(dǎo)致架空，其范圍與已知情況吻合。
通過(guò)雷達(dá)測(cè)試成果的地質(zhì)解釋共圈定出73處漿砌石存在不同程度的隱患或質(zhì)量較差，這些隱患的類型一般為：①漿砌石厚度較薄；②漿砌石與下部土體分離形成架空；③漿砌石膠結(jié)不良或松散；④漿砌石出現(xiàn)裂縫等不良現(xiàn)象。
護(hù)砌整體質(zhì)量較差的堤段多為年久失修嚴(yán)重，漿砌石與下部堤身土體接觸差，多形成架(懸)空狀態(tài)，造成護(hù)砌斷裂、塌陷等不良現(xiàn)象較普遍，且多具一定規(guī)模。而造成上述現(xiàn)象存在的原因，筆者分析后認(rèn)為漿砌石面存在許多縫隙，且砂漿質(zhì)量差、少漿，下部又無(wú)防滲護(hù)層，堤身土體多由粉細(xì)砂組成，經(jīng)降水入滲，粉細(xì)砂局部被沖刷淘失，在砌石與堤身土體之間形成空洞，并有繼續(xù)擴(kuò)大發(fā)展之趨勢(shì)。
該物探成果經(jīng)開(kāi)挖驗(yàn)證，符合客觀實(shí)際，受到了甲方的贊譽(yù)。
6 結(jié)語(yǔ)
地質(zhì)雷達(dá)以其高效快速、高精度在護(hù)險(xiǎn)工程探測(cè)中能夠發(fā)揮重要作用，取得了良好的應(yīng)用效果，且對(duì)淺層或超淺層的工程探測(cè)中有著十分廣闊的應(yīng)用前景，然而地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)深度和精度與所采用的天線頻率有很大關(guān)系，天線的頻率越低探測(cè)深度越大，則精度越低；而天線的頻率越高，探測(cè)深度越淺，則精度越高。本次采用中心頻率250MHz的天線進(jìn)行探測(cè)，其深度和精度均能滿足此次勘察的技術(shù)要求。
地質(zhì)雷達(dá)論文:論地質(zhì)雷達(dá)在公路隧道檢測(cè)中的應(yīng)用研究
【摘 要】由于隧道工程具有改善線性和增強(qiáng)運(yùn)營(yíng)效益等諸多特征，所以，目前急需要一種安全系數(shù)高、切實(shí)可行的方法檢測(cè)隧道整體結(jié)構(gòu)；筆者認(rèn)為，應(yīng)采用地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)技術(shù)，因?yàn)槠渚哂休^高的分辨率和率，而且速度快、效果高，能夠及時(shí)的對(duì)公路隧道進(jìn)行多方位的檢測(cè)，我們應(yīng)大力推廣這一技術(shù)。本文首先論述了地質(zhì)雷達(dá)的檢測(cè)原理，其次分析了雷達(dá)波在公路隧道襯砌中的具體波相。
【關(guān)鍵詞】地質(zhì)雷達(dá)；隧道檢測(cè)；原理
0 引言
地質(zhì)雷達(dá)屬于一種無(wú)任何損害的檢測(cè)設(shè)備，由于它的操作簡(jiǎn)便、具有較高的分辨率等諸多優(yōu)勢(shì)特征，因此，在公路隧道施工中得到了廣泛的應(yīng)用。比如，新疆維吾爾自治區(qū)公路工程質(zhì)量監(jiān)督局在2007年的11月份引進(jìn)了由美國(guó)勞雷公司所生產(chǎn)的檢測(cè)隧道質(zhì)量的儀器，這一儀器主要由雷達(dá)主機(jī)快速的發(fā)射雷達(dá)脈沖，持續(xù)及時(shí)的采集，這對(duì)于公路隧道質(zhì)量的監(jiān)督與管理具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1 地質(zhì)雷達(dá)的檢測(cè)原理
地質(zhì)雷達(dá)主要是利用超高頻率的電磁波探測(cè)地下介質(zhì)分布。其遵循的是電磁波脈沖在地下傳播的原理下而進(jìn)行工作的，也就是說(shuō)，電磁波脈沖通過(guò)發(fā)射天線射出，在地下實(shí)際傳播時(shí)受到介質(zhì)介面如空洞、鋼構(gòu)件的反射，通過(guò)接收天線接收。電磁波在介質(zhì)中進(jìn)行傳播時(shí)，無(wú)論是它的路徑，還是電磁場(chǎng)強(qiáng)度都會(huì)隨著自身通過(guò)介質(zhì)的電性質(zhì)以及幾何形態(tài)而不斷的發(fā)生變化。所以，我們可以按照雙程走時(shí)、幅度以及波形資料，得出介質(zhì)的實(shí)際結(jié)構(gòu)。
我們可以從電磁波理論中得出，對(duì)于非磁性的介質(zhì)，電磁波實(shí)際反射屬性只和介質(zhì)的介電常數(shù)有著一定的關(guān)系。如果公路砌筑層中出現(xiàn)了像空洞、襯砌背后充水等現(xiàn)象時(shí)，不同介質(zhì)的介電常數(shù)會(huì)呈現(xiàn)出較大的差異，它們之間可以因此而形成電磁波反射界面。通過(guò)地質(zhì)雷達(dá)發(fā)射的電磁波脈沖在向下傳播過(guò)程中所遇到的這些反射界面時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象。而如果襯砌層或者襯砌層背后出現(xiàn)了病害情況如空洞、含水等，就會(huì)在雷達(dá)資料中呈現(xiàn)出一定的特征反射，比如，脫空過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)夾層放射等現(xiàn)象，當(dāng)襯砌背后存在含水情況，那么，就會(huì)進(jìn)一步增大介電常數(shù)，在地質(zhì)雷達(dá)資料中就會(huì)呈現(xiàn)出高含水性的反射。由此可見(jiàn)，在公路隧道病害檢測(cè)中已經(jīng)廣泛的應(yīng)用了地質(zhì)雷達(dá)這一快速高效的檢測(cè)技術(shù)，最終取得的效果是極高的。
2 雷達(dá)波在公路隧道襯砌中的波相分析
2.1 公路隧道中雷達(dá)波相識(shí)別的要點(diǎn)
要想及時(shí)的獲取到雷達(dá)探測(cè)的結(jié)果，就必須有效的處理和判斷雷達(dá)記錄，這里所說(shuō)的判斷，實(shí)質(zhì)上就是將理論與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)的綜合分析，必須要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)與豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)做支撐。雷達(dá)記錄判讀也可稱之為雷達(dá)記錄波相分析，其主要是資料解釋的基礎(chǔ)。本文以下對(duì)波相分析的要點(diǎn)進(jìn)行了介紹。
2.1.1 反射波的振幅與方向
我們可以從反射振幅上對(duì)兩側(cè)介質(zhì)的屬性進(jìn)行明確的判定；當(dāng)波從小的介電常數(shù)進(jìn)入到大的介電常數(shù)的介質(zhì)中時(shí)，也就是說(shuō)，從高速介質(zhì)進(jìn)入到低速介質(zhì)，從光疏進(jìn)入到光密介質(zhì)過(guò)程中，實(shí)際反射系數(shù)呈現(xiàn)為負(fù)，也就是說(shuō)，反射波振幅反向。相反，如果從低速介質(zhì)進(jìn)入到高速介質(zhì)，反射波振幅的方向就會(huì)和入射波的方向相同。這是對(duì)界面兩側(cè)介質(zhì)性質(zhì)和屬性進(jìn)行判斷的基礎(chǔ)性依據(jù)。比如，從空氣中進(jìn)入土層、折射波不反向、而混凝土呈現(xiàn)出了反射振幅反向。如果是從混凝土后邊的脫空區(qū)再反射回來(lái)時(shí)，反射波不反向，最終所呈現(xiàn)出的是脫空區(qū)的反射和混凝土表面反射間形成了相反的方向。假如混凝土后面出現(xiàn)了含水情況，那么，就會(huì)使得波從該界面反射產(chǎn)生反向，和表面反射波是同一個(gè)方向，并且具有較大的反射振幅。混凝土中的鋼筋，波形傳播距離幾乎為零，反射自然反向，并且有著極強(qiáng)的反射振幅。所以，對(duì)于雷達(dá)波判別，反射波的振幅及方向是其關(guān)鍵的一項(xiàng)依據(jù)。
2.1.2 反射波具有的頻譜特征
不同的介質(zhì)，其結(jié)構(gòu)特征也有著不同，內(nèi)部反射波具有的高低頻率特征也存在著很大的差異，我們可以將其當(dāng)做是區(qū)分各種物質(zhì)界面的基本依據(jù)。比如混凝土和巖層相比，質(zhì)地較為均勻，不會(huì)像巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)那樣的復(fù)雜，所以，在圍巖中內(nèi)具有明顯的反射波，尤其是有著豐富的高頻波。混凝土內(nèi)部沒(méi)有過(guò)多的反射波，一般存在缺陷的地方才會(huì)有反射。比如表面松散土電磁性質(zhì)十分的均勻，反射波比較弱。其下部新鮮基巖中如果是高頻弱振幅反射
，那么，就可從頻率特性中將各層分開(kāi)。當(dāng)節(jié)理帶與斷裂帶結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了破碎現(xiàn)象，內(nèi)部就會(huì)有較多的反射與閃射，在與其相應(yīng)走時(shí)位置處呈現(xiàn)出了高頻密紋反射。
2.2 公路隧道中常見(jiàn)的異常波相識(shí)別
2.2.1 襯砌托空層的波形特征
我們將襯砌與圍巖間的脫空區(qū)稱之為空氣，其和混凝土以及圍巖的波阻抗存在著明顯的差異，反射波正反相間，實(shí)際反射較強(qiáng)，脫空區(qū)斷斷續(xù)續(xù)的盤(pán)旋，位置十分的清楚，非常容易進(jìn)行辨別。如果襯砌混凝土背后回填的不夠密實(shí)，以及混凝土與圍巖間存在空隙，那么，空氣和混凝土介電常數(shù)就會(huì)有很大的差別，電磁波會(huì)在混凝土與空氣之間產(chǎn)生出極強(qiáng)的反射信號(hào)。如果脫空較大，那么，就可清晰的看到圍巖界面，在地質(zhì)雷達(dá)剖面圖上可以看出在混凝土層下部產(chǎn)生出了多次的反射波，同相軸呈現(xiàn)了弧形狀，能夠明顯的看出其能量的提高。
2.2.2 幾種異常波相的圖形特征
實(shí)際中，如果雷達(dá)波遇到了消防洞，就會(huì)產(chǎn)生出多次極強(qiáng)的反射，異常波形十分的復(fù)雜與紛亂，次數(shù)多且寬度整齊固定，在表層同相軸錯(cuò)斷；如果遇到預(yù)埋管，那么就會(huì)產(chǎn)生出窄而長(zhǎng)的弧形反射，反射較強(qiáng)，形狀相同。如果遇到鋼筋網(wǎng)，那么，就會(huì)呈現(xiàn)出銳弧形，鋼筋大小與雷達(dá)分辨率會(huì)對(duì)其造成一定的影響，而產(chǎn)生出魚(yú)鱗狀，具有較強(qiáng)的反射。
3 結(jié)論
綜上所述可知，地質(zhì)雷達(dá)屬于一項(xiàng)無(wú)任何損害的檢測(cè)技術(shù)，它能夠采集大量的所需數(shù)據(jù)，經(jīng)濟(jì)合理、快捷，且能夠有效的防止公路隧道工程施工過(guò)程中各種質(zhì)量通病的發(fā)生。
地質(zhì)雷達(dá)論文:地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)在水庫(kù)堤壩災(zāi)害治理工作中的應(yīng)用效果
作者：張炎孫 蔡立信 蔣喜珍
論文 關(guān)鍵詞:雷達(dá)探測(cè) 堤壩 災(zāi)害治理 效果
論文摘要:詳細(xì)介紹了樂(lè)化水庫(kù)庫(kù)壩過(guò)水箱涵的雷達(dá)探測(cè)過(guò)程與成果,說(shuō)明了雷達(dá)探測(cè)在堤壩災(zāi)害防治系統(tǒng)工程中的可能性與有效性。
1 概況
樂(lè)化水庫(kù)位于南昌市新建縣內(nèi)。庫(kù)區(qū)為低山丘陵環(huán)抱,控制流域面積8·4km2。該大壩壩體所處地基為前震旦系雙橋山群雜色條帶絹云千枚板巖與粉砂質(zhì)板巖,間雜喜山期輝長(zhǎng)輝綠巖;南段壩肩及庫(kù)區(qū)周?chē)植加写罅康妮x長(zhǎng)輝綠巖孤石。壩體為重力式土壩,由就地取土,人工填筑而成,主要填料為第四系粉砂質(zhì)粘土與殘坡積物。由20世紀(jì)50年代修筑的壩基經(jīng)多期次加高培寬而成現(xiàn)狀(圖1)。
50年代修造的泄水涵管因滲漏而廢棄, 70年代對(duì)泄水涵管進(jìn)行改造,就在原涵管的南側(cè)以開(kāi)挖方式重新建造了一個(gè)磚混結(jié)構(gòu)的箱涵,箱涵截面為60×60cm2,頂板有鋼筋。現(xiàn)因水庫(kù)壩體嚴(yán)重滲漏,需進(jìn)行注漿處理,如在注漿處理過(guò)程中不慎破壞箱涵,將會(huì)給庫(kù)壩帶來(lái)災(zāi)難性后果。該箱涵在堤面水平投影位置,現(xiàn)已無(wú)資料。因此必須查明該泄水箱涵深度及其在壩面的平面投影位置,為正在進(jìn)行的該水庫(kù)壩體除險(xiǎn)加固工程提供切實(shí)的基礎(chǔ)資料。在綜合考慮壩體與地質(zhì)環(huán)境、時(shí)間與效果等因素后,選用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)70年代末期經(jīng)開(kāi)挖壩體改建而成且目前正在使用的泄水涵管進(jìn)行探測(cè)。
2 方法可行性分析
地質(zhì)雷達(dá)是應(yīng)用脈沖電磁波來(lái)探測(cè)隱蔽介質(zhì)分布和目標(biāo)物。當(dāng)發(fā)射天線向被測(cè)物體發(fā)射高頻寬頻帶短脈沖電磁波時(shí),遇到不同介電特性的介質(zhì)就會(huì)有部分電磁波能量被返回,反射波的路徑-波形將隨所通過(guò)的介質(zhì)的電性質(zhì)及幾何形態(tài)而變化,根據(jù)反射波的旅行時(shí)間(亦即雙程走時(shí))、幅度、頻率與波形變化資料,可以判讀目標(biāo)物的深度和位置。
當(dāng)?shù)虊螢榫|(zhì)土?xí)r,其內(nèi)部無(wú)明顯反射界面,雷達(dá)波向下輻射,就不再返回,記錄上只能看到直達(dá)波,其后就不會(huì)存在界面反射波。當(dāng)其內(nèi)部存在非勻質(zhì)體,如需查明的涵管或其它地質(zhì)體如不均勻土體、弧石等,只要其具一定的規(guī)模并可形成一定能量的反射波,都將在記錄上呈現(xiàn)異常。相對(duì)來(lái)說(shuō),箱涵對(duì)比一般不均勻地質(zhì)體其外表面更加平整,且其頂板內(nèi)有鋼筋,將會(huì)形成較強(qiáng)的雷達(dá)反射波,具備了區(qū)別其它地質(zhì)體的前提條件。
3 方法技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)工作布置
3·1 方法技術(shù)
采用美國(guó)生產(chǎn)的sir-2型地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行探測(cè)。
(1)天線頻率與移動(dòng)方式:根據(jù)工作目標(biāo)物的探測(cè)深度及有關(guān)地質(zhì)情況,在蓋層較淺段選用100mhz加強(qiáng)型天線以連續(xù)掃描方式工作,在蓋層較深面則選用80mhz~20mhz低頻天線組工作。點(diǎn)距50cm;線距依據(jù)場(chǎng)地條件及實(shí)測(cè)工作情況而定。
(2)增益設(shè)置:增益設(shè)置的原則是非目標(biāo)體有一定強(qiáng)度的信號(hào),目標(biāo)體有足夠強(qiáng)度信號(hào)。正式采集之前,先在測(cè)線上不同測(cè)幾個(gè)點(diǎn),以對(duì)整條測(cè)線的增益水平有一個(gè)大致的了解,采用人工分時(shí)段設(shè)置增益來(lái)保障目標(biāo)體具較強(qiáng)信號(hào)且不致溢出。
(3)記錄長(zhǎng)度(時(shí)窗):一般根據(jù)目標(biāo)體的大致深度與電磁波在土質(zhì)介質(zhì)中的經(jīng)驗(yàn)速度所 計(jì)算 反射波的雙程旅行時(shí)間的1·3~1·5倍來(lái)作為記錄時(shí)窗長(zhǎng)度,以保障目標(biāo)體異常完整。
(4)在已知廢棄老涵管的上方進(jìn)行測(cè)量,根據(jù)老涵管的已知深度求出該壩體土質(zhì)電磁波的平均速度為0·082m/ns,并以此速度作為該工區(qū)的電磁波在蓋層中的傳播速度來(lái)計(jì)算的目標(biāo)體深度誤差較小。
3·2 工作布置
實(shí)測(cè)剖面測(cè)線8條,其中4、6線為重復(fù)測(cè)量剖面,探測(cè)剖面總長(zhǎng)度545m。水壩迎水坡因有護(hù)坡塊石,造成天線發(fā)射阻抗不配匹,加之有棧橋干擾,因此只布置了一條測(cè)線,測(cè)線主要布置在背水坡與壩面。
4 資料成果
圖2為2線100mhz加強(qiáng)型天線以連續(xù)掃描方式所測(cè)雷達(dá)圖像,人工分5時(shí)段設(shè)置增益,記錄長(zhǎng)度280ns,該記錄清晰反映了箱涵的頂部位置。在“0”m標(biāo)線上的及時(shí)組波為直達(dá)波; 2·5m左右有一組幅值相對(duì)較大的波組,推斷為不同填料界面反射波;在深度約4·8m附近,有一弧形異常波組存在,為涵管頂面反射波。另在1、3線均有相似異常出現(xiàn)。因此根據(jù)該目標(biāo)弧形波組頂部在測(cè)線上出現(xiàn)的樁號(hào)位置可較地確定箱涵在地表的投影位置與埋藏深度,據(jù)此在實(shí)地采用木樁標(biāo)志。
圖3為壩面采用40mhz非屏蔽低頻天線所測(cè)圖像。因箱涵較深,為保障電磁波反射信號(hào)強(qiáng)度,只能采用點(diǎn)測(cè),點(diǎn)距50cm,測(cè)量所選參數(shù):每測(cè)點(diǎn)垂向疊加256次以消除偶然干擾,時(shí)窗400ns,樣點(diǎn)數(shù)512個(gè)/sc, 7時(shí)段人工選擇增益。該記錄總體來(lái)說(shuō),波形平穩(wěn),在圖像中部約有2~3m范圍波形異常區(qū),推斷為后期改建新涵管開(kāi)挖壩體所致,不同時(shí)期所填筑的材料不一樣, 自然 壓密的時(shí)間也不一樣,后期開(kāi)挖的斷面填料相對(duì)原壩體填料較雜、均勻性稍差、密實(shí)度也稍低,會(huì)形成開(kāi)挖斷面與兩側(cè)雷達(dá)波形異常。縱向來(lái)看,大約在11m,雷達(dá)波異常基本消失,認(rèn)為涵管頂面深度在10·5~11m。據(jù)此,實(shí)地用木樁標(biāo)志涵管在壩面的水平投影位置。
根據(jù)雷達(dá)測(cè)線測(cè)量資料,結(jié)合樂(lè)化水庫(kù)管理站提供的涵管施工記錄綜合分析,認(rèn)為后期改建的泄水涵管布設(shè),總長(zhǎng)度為76m,在壩體背水坡一側(cè)。新涵管自閘門(mén)向南西方向布設(shè),長(zhǎng)約12m,而后轉(zhuǎn)為南西西方向,近似與老涵管平行布設(shè),在戧道下方,距老涵管約10·5m,壩頂面距19號(hào)孔約11·9m,距11號(hào)孔約0·85m。迎水坡因塊石護(hù)坡,造成天線耦合效果較差,加之棧橋干擾,探測(cè)資料質(zhì)量相對(duì)背水坡一側(cè)較差,根據(jù)當(dāng)時(shí)施工記錄結(jié)合已測(cè)資料分析,庫(kù)區(qū)一側(cè)(迎水坡)新涵管轉(zhuǎn)折處距老涵管約14·5m。
5 結(jié)論
(1)查清了目前正在使用的泄水箱涵的空間位置,為該庫(kù)壩的除險(xiǎn)加固工程提供了的基礎(chǔ)資料,保障了工程的順利進(jìn)行。
(2)對(duì)庫(kù)壩進(jìn)行雷達(dá)探測(cè),對(duì)不同期次的填料及其邊界有較為明顯反映,據(jù)此可進(jìn)一步了解壩體構(gòu)筑物的密實(shí)程度,從而對(duì)有可能形成滲漏通道的區(qū)段提出警示,防患于未然。
(3)在堤壩災(zāi)害防治系統(tǒng)工程中,進(jìn)行雷達(dá)探測(cè),可以反映堤壩病害的相關(guān)信息,為災(zāi)害防治工程決策形成、方案制定提供的基礎(chǔ)資料,從而贏得質(zhì)量、時(shí)間與效益。
地質(zhì)雷達(dá)論文:地質(zhì)雷達(dá)隧道工程論文
一、地質(zhì)雷達(dá)測(cè)試原理
地質(zhì)雷達(dá)一種利用電磁波信號(hào)在不同介質(zhì)中傳播運(yùn)動(dòng)特性的寬帶高頻電磁波信號(hào)探測(cè)方法。地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)發(fā)射機(jī)將高頻電磁波以短脈沖、寬頻帶的方式,通過(guò)發(fā)射天線將其定向發(fā)射至地下,經(jīng)過(guò)不同特質(zhì)的地下巖層或目標(biāo)體反射回地質(zhì)雷達(dá)并由接收天線接收。高頻電磁波在巖層中傳播時(shí),由于巖層所含介質(zhì)的差異,導(dǎo)致其傳播路徑、電磁場(chǎng)強(qiáng)度及波形呈不同幾何形態(tài),通過(guò)對(duì)時(shí)域波形的采集、數(shù)據(jù)整理及分析,可確定地下巖層界面或異常巖體的空間結(jié)構(gòu)及其位置。隧道結(jié)構(gòu)地質(zhì)巖層具有明顯的電性差異,這是地質(zhì)雷達(dá)應(yīng)用的前提;這些界面可以形成良好的電磁波反射形態(tài),是地質(zhì)雷達(dá)在隧道襯砌質(zhì)量檢測(cè)中應(yīng)用的主要原理。
二、砼厚度的地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)試驗(yàn)
試驗(yàn)?zāi)康氖欠治龅刭|(zhì)雷達(dá)對(duì)鋼筋砼構(gòu)件的檢測(cè)精度。試件尺寸為2m×2m鋼筋砼方柱,強(qiáng)度為C25,配合比(kg/m3)為水∶水泥(標(biāo)號(hào)為325)∶粗骨料∶細(xì)砂=195∶464∶551∶1170。其中粗骨料為19~31.5、9.5~19、4.75~9.5mm,經(jīng)篩分試驗(yàn)確定3種規(guī)格的摻量分別為30%、60%、10%,形成連續(xù)級(jí)配。經(jīng)檢驗(yàn),碎石為同顏色,不帶雜物,含泥量0.5%,壓碎值10.4%,符合規(guī)范要求。鋼筋主筋為直徑16mm二級(jí)螺紋鋼,間距93mm;箍筋為直徑10mm一級(jí)圓鋼,間距90mm。保護(hù)層厚度統(tǒng)一設(shè)置為40mm響了檢測(cè)精度,實(shí)際檢測(cè)精度可能更高,地質(zhì)雷達(dá)對(duì)于不同介質(zhì)界面的探測(cè)具有較高的精度,檢測(cè)結(jié)果較為。
三、工程應(yīng)用案例
工程概況某隧道位于贛南山區(qū),為小凈距短隧道。隧道縱坡為單向坡,左、右線縱坡坡率分別為2.125%、2.1%。洞門(mén)均為1∶1.6削竹式。按新奧法原理設(shè)計(jì)為復(fù)合式支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)。根據(jù)地質(zhì)勘察揭示的圍巖情況,將洞身(包括緊急停車(chē)帶)劃分為FS3b、FS4a、FS4b、FS5a、FS5b、FS5c及明洞FSM等襯砌結(jié)構(gòu)類型。試驗(yàn)主要采用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)淺埋一般段FS4a襯砌施工質(zhì)量進(jìn)行掃描檢測(cè)。FS4a型襯砌的結(jié)構(gòu)如下:初期支護(hù)為22藥卷錨桿(單根長(zhǎng)3.0m),錨桿環(huán)距×縱距為1.0m×1.0m,噴射23cm厚C25砼,6@20×20cm雙層鋼筋網(wǎng)片,工字鋼(拱架)縱距1.0m;二次襯砌結(jié)構(gòu)為40cm厚C30鋼筋砼拱圈,40cm厚C30素砼仰拱。檢測(cè)結(jié)果分析為地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)10榀鋼拱架縱向間距的結(jié)果,為地質(zhì)雷達(dá)掃描檢測(cè)初期支護(hù)砼噴射厚度的結(jié)果,為地質(zhì)雷達(dá)掃描檢測(cè)二次襯砌砼鋼筋網(wǎng)片保護(hù)層厚度的結(jié)果。從表2來(lái)看,2#、5#、7#鋼架間距超過(guò)規(guī)范的允許偏差,施工方需在后續(xù)施工過(guò)程中嚴(yán)格控制鋼筋間距,確保鋼筋榀數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求。
四、結(jié)語(yǔ)
利用地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)鋼筋砼結(jié)構(gòu)試件的保護(hù)層厚度,檢測(cè)結(jié)果精度較高,具有較高的性,在工程實(shí)體無(wú)損檢測(cè)中具有較廣闊的應(yīng)用前景。將地質(zhì)雷達(dá)應(yīng)用到隧道工程中,可真實(shí)反映隧道工程的施工質(zhì)量缺陷,及時(shí)提醒施工單位加以修復(fù)或加固處理,為確保隧道施工質(zhì)量提供技術(shù)保障。
作者：余輝王吉慶肖欽單位：江西省高速集團(tuán)贛州管理中心
地質(zhì)雷達(dá)論文:地質(zhì)雷達(dá)古建筑論文
1地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)原理
地質(zhì)雷達(dá)廣泛應(yīng)用于市政工程、地下設(shè)施、考古、地質(zhì)與水文等領(lǐng)域的探測(cè)和評(píng)估，原理是其主機(jī)通過(guò)天線由地面發(fā)射電磁波到地下，當(dāng)電磁波遇到不同電性差異的目標(biāo)體或不同介質(zhì)的界面時(shí)便會(huì)發(fā)生反射與透射，反射波返回地面，又被接收天線所接收。此時(shí)雷達(dá)主機(jī)記錄下電磁波從發(fā)射到接收的雙程時(shí)間t和幅度與波形資料，通過(guò)對(duì)圖像進(jìn)行解釋和分析，確定不同界面及深度、空洞等。
2儀器及測(cè)線布置
采用美國(guó)SIR-20型地質(zhì)雷達(dá)，根據(jù)不同的檢測(cè)深度要求配備270MHZ、100MHZ高頻天線。針對(duì)雞鳴驛古城內(nèi)的地下通道，城墻進(jìn)行探測(cè)，地下通道的檢測(cè)中，測(cè)線垂直通道延伸的方向布設(shè)，城墻的檢測(cè)中，測(cè)線沿城墻走向及垂直城墻走向進(jìn)行探測(cè)。
3測(cè)量參數(shù)
100MHz天線：測(cè)量方式采用連續(xù)測(cè)量，時(shí)窗范圍：150ns（較大探測(cè)深度可達(dá)30m），采樣率：512樣點(diǎn)/掃描，掃描率：32掃描/秒，每2m做一探測(cè)標(biāo)志。270MHz天線：測(cè)量方式采用連續(xù)測(cè)量，時(shí)窗范圍：100ns（較大探測(cè)深度可達(dá)5.0m），采樣率：512樣點(diǎn)/掃描，掃描率：32掃描/秒，每2m做一探測(cè)標(biāo)志，每探測(cè)一條另存為一個(gè)探測(cè)文件。本次探測(cè)工作依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）。
4數(shù)據(jù)處理與分析
通過(guò)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行背景去除、濾波，設(shè)置介電常數(shù)、水平均一化等一系列處理，分析確定地下洞室的位置及深度，橫坐標(biāo)表示探測(cè)的水平距離，縱坐標(biāo)表示距地面的深度。由于空氣與土或與石的介電常數(shù)差異較大，所以當(dāng)結(jié)構(gòu)中有明顯的空隙或空洞時(shí)，地質(zhì)雷達(dá)會(huì)有明顯的強(qiáng)反射信號(hào)。雷達(dá)圖像上可以看出兩處空洞的位置、深度和大小，（a）處空洞頂距地面約1.5m，最深處距地面約4.5m，空洞高度約2m；（b）處空洞頂距地面約2.0m，最深處距地面約3.5m，空洞高度約2m。
5結(jié)論與建議
地質(zhì)雷達(dá)操作簡(jiǎn)單，精度高，能對(duì)地下空洞、城墻內(nèi)部的裂縫破損進(jìn)行檢測(cè)，工程實(shí)例表明，采用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)古建進(jìn)行勘測(cè)是比較和可行的，探測(cè)效果較好，對(duì)古建的評(píng)估和加固提供了有力的支持。但是，地質(zhì)雷達(dá)還存在一定局限性，隨著探測(cè)深度的增大，探測(cè)精度降低，進(jìn)一步影響到探測(cè)質(zhì)量，有時(shí)會(huì)造成誤判，因此建議在古建探測(cè)中，地質(zhì)雷達(dá)、地震面波等多種無(wú)損檢測(cè)方式并用，能取得較好的探測(cè)效果。
作者：孫建超單位：陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院
地質(zhì)雷達(dá)論文:地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)在交通工程中的實(shí)用性
作者：王興舟王達(dá)亮李曉紅單位：吉林省公路工程質(zhì)量監(jiān)督站吉林省交通科學(xué)研究所
地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展得非常迅速的一項(xiàng)探測(cè)技術(shù)，以其高分辨率和高工作效率正逐漸成為地下隱蔽工程調(diào)查的一種有力工具。隨著信號(hào)處理技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展以及實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)的豐富積累，地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)不斷發(fā)展，地質(zhì)雷達(dá)儀器不斷更新，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工程地質(zhì)勘察、建筑結(jié)構(gòu)調(diào)查、無(wú)破損檢測(cè)、水文地質(zhì)調(diào)查、生態(tài)環(huán)境等眾多領(lǐng)域。
1地質(zhì)雷達(dá)原理及特點(diǎn)
地質(zhì)雷達(dá)(腳udprobing/pentratingradar，簡(jiǎn)稱GPR)，是一種對(duì)地下的物體內(nèi)不可見(jiàn)的目標(biāo)體或界面進(jìn)行定位的電磁技術(shù)。其工作原理是:高頻電磁以寬帶脈沖形式，通過(guò)發(fā)射天線被定向送入地下，經(jīng)存在電性差異的地下地層或目標(biāo)反射后返回地面，由接收天線所接收。高頻電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其路徑、電磁場(chǎng)強(qiáng)度與波形將隨所通過(guò)介質(zhì)的電性特征及幾何形態(tài)而變化。故通過(guò)對(duì)時(shí)域波形的采集、處理和分析，可確定地下界面或地質(zhì)體的空間位置及結(jié)構(gòu)。長(zhǎng)久以來(lái)，對(duì)埋藏物體的探測(cè)是一項(xiàng)使人感興趣的研究課題。至今沒(méi)有任何一種單一方法能提供一個(gè)十分的答案。地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)作為一種迅速發(fā)展、且具有特殊吸引力的方法，主要是由于其具有高分辨率、無(wú)破損性和高效率的特點(diǎn)。體向后散射截面因數(shù)g，媒介的衰減系數(shù)a所決定。在均勻介質(zhì)中，電磁波傳播的波長(zhǎng)入與衰減系數(shù)a為:（公式略）其中c為電磁波在自由空間的傳播速度;ur為介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率;er為介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù);a為導(dǎo)電率;助為自由空間的波阻抗;W為能量衰減系數(shù)。磁導(dǎo)率的影響可忽略，則電磁波在介質(zhì)中的傳播僅由介電常數(shù)、導(dǎo)電率與波的頻率決定，可由能量衰減系數(shù)W來(lái)表示:（公式略）
2地質(zhì)雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)
2.1地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)距離地質(zhì)雷達(dá)所能探測(cè)到目的體的深度稱為地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)距離。當(dāng)一個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)選定后，地質(zhì)雷達(dá)波在介質(zhì)中的傳播距離R主要由電磁波波長(zhǎng)入.目標(biāo)電磁波的頻率越高，它在介質(zhì)中衰減越快，傳播距離越短;當(dāng)電磁波的頻率一定時(shí)，介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)越大，電導(dǎo)率較大時(shí)，地質(zhì)雷達(dá)波會(huì)很快衰減，傳播距離短，地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)深度淺。反之，介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)較小，導(dǎo)電率也較小，地質(zhì)雷達(dá)波衰減慢，傳播距離遠(yuǎn)，地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)的深度較深。
2.2地質(zhì)雷達(dá)的分辨率分辨的定義是分辨最小異常體的能力。分辨率可分為垂直向分辨率與橫向分辨率。垂直向分辨率是指雷達(dá)剖面上所能夠區(qū)分一個(gè)以上反射界面的能力。理論上可把雷達(dá)天線主頻率波長(zhǎng)的1/8作為垂直分辨率的極限，但由于外界干擾等因素，一般把b二入/4作為垂直向分辨率的下限，當(dāng)?shù)貙雍穸萣小于入/4時(shí)，復(fù)合反射波波形變化很小，其振幅正比于地層厚度，這時(shí)已無(wú)法從時(shí)間剖面上確定地層厚度。水平分辨率是指地質(zhì)雷達(dá)在水平方向上所能分辨的最小異常體的尺寸，根據(jù)波的干涉原理，水平分辨率通常為:式中入為雷達(dá)子波的波長(zhǎng);h為異常體的埋藏深度。
3地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)在工程中的應(yīng)用
3.1地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用在橋梁和隧道設(shè)計(jì)、施工時(shí)，詳細(xì)了解地下水情況、巖面的起伏、破碎帶的發(fā)育具有重要意義。傳統(tǒng)的工程鉆探方法費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，同時(shí)采集的數(shù)據(jù)有限，不能了解某個(gè)地區(qū)的工程地質(zhì)情況，特別是在地下水豐富、巖面起伏劇烈，破碎帶又相對(duì)發(fā)育的地區(qū)，實(shí)踐證明單純依靠工程鉆探往往會(huì)產(chǎn)生較大的偏差，顯然不能滿足工程設(shè)計(jì)和施工的要求。結(jié)合鉆探，地質(zhì)雷達(dá)能給出整個(gè)工區(qū)的剖面圖，使我們能較的了解整個(gè)工區(qū)的工程地質(zhì)情況。
3.2地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用靜壓預(yù)制樁若施工不好，會(huì)造成樁身的傾斜，影響到樁的承載能力，施工后樁身傾斜性的檢驗(yàn)，可以通過(guò)地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行，效果良好。地下連續(xù)墻損壞后，對(duì)其質(zhì)量的評(píng)價(jià)也可用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行檢測(cè)。在存在流砂層的地區(qū)進(jìn)行深層基礎(chǔ)施工時(shí)如果施工質(zhì)量不好，在施工過(guò)程中造成大量地下水滲流，帶走大量粉砂，造成基坑旁側(cè)產(chǎn)生地下空洞，從而使周?chē)鲁粒踔翆?dǎo)致基坑坍塌事故。在基坑開(kāi)挖過(guò)程，除進(jìn)行地面沉降和地下水位觀測(cè)外，用地質(zhì)雷達(dá)在基坑周邊進(jìn)行探測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)地下空洞，消除隱患。大口徑鉆孔灌注樁作為橋墩基礎(chǔ)越來(lái)越引起重視，由于鉆孔灌注樁截面積越大，承受荷載越大，故對(duì)其質(zhì)量要求嚴(yán)格。鉆孔灌注樁在橋梁工程中的質(zhì)量控制是從對(duì)采用的鋼筋、水泥、骨料等原材料的質(zhì)量控制到竣工后的質(zhì)量驗(yàn)收全過(guò)程均形成了規(guī)范。在質(zhì)量驗(yàn)收時(shí)往往采用反射波或機(jī)械阻抗法檢測(cè)樁基完整性，但無(wú)法檢測(cè)樁基鋼筋籠的布置情況，鋼筋屬于低阻抗體，吸收系數(shù)大，反射強(qiáng)度亦大，波形粗黑，用低頻探頭可以探測(cè)出鋼筋籠的布設(shè)情況和樁的長(zhǎng)度。
3.3地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)在公路工程質(zhì)量檢測(cè)方面的應(yīng)用近年來(lái)，我國(guó)高等級(jí)公路建設(shè)事業(yè)突飛猛進(jìn)，原有鉆探取芯或開(kāi)挖抽樣的公路質(zhì)量檢測(cè)方法不僅效率低，代表性差，而且對(duì)路面有損壞，為此極需發(fā)展一種快速、簡(jiǎn)便有效的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。地質(zhì)雷達(dá)可以滿足這種要求。
3.3.1公路路面厚度檢測(cè)路面厚度檢測(cè)是公路檢測(cè)的主要內(nèi)容之一，高等級(jí)公路路面厚度0.2一0.3m，這就要求公路路面厚度檢測(cè)有很高的分辨率，厚度檢測(cè)誤差小于0.01mo當(dāng)介質(zhì)厚度大于子波波長(zhǎng)的l/4時(shí)，可以認(rèn)為能被地質(zhì)雷達(dá)分辨出。一般機(jī)場(chǎng)和公路路面為水泥混凝土或?yàn)r青混凝土，電磁波傳播速度約為0.1-0.12m/ns，從而可以換算出用于檢測(cè)0.Zm厚度以上路面精度<0.olm，地質(zhì)雷達(dá)應(yīng)使用gooMHz以上的中心探頭。目前地質(zhì)雷達(dá)已有2200MHz的探頭，其天線的信號(hào)脈沖寬度為0.42ns，波長(zhǎng)小于scm，分辨率為1.25cm，滿足測(cè)試精度的要求。
3.3.2路基與路面病害的調(diào)查公路在修筑過(guò)程中已對(duì)路基進(jìn)行處理，隨著公路投人使用、路基經(jīng)歷壓實(shí)或其它外來(lái)擾動(dòng)的影響，使原來(lái)輕弱地基發(fā)生變化，承載力不足，使路基產(chǎn)生過(guò)量沉降，形成空洞、暗穴，有時(shí)局部還會(huì)產(chǎn)生滑坍等;面層在行車(chē)荷載的反復(fù)作用和自然風(fēng)化因素的影響下，會(huì)逐漸出現(xiàn)損壞，形成路面沉陷、車(chē)轍、推移、開(kāi)裂等;另外，由于公路結(jié)構(gòu)層透水問(wèn)題使局部積水，產(chǎn)生軟弱體或軟弱層等病害。公路病害形成的原因是多方面的，有本身質(zhì)量原因，也有外界自然作用原因，同時(shí)路基病害與路面病害不是獨(dú)立形成的，兩者相互作用，相互影響，在公路病害調(diào)查中，查明“病因”十分重要。用鉆芯取樣法調(diào)查速度慢，僅能以點(diǎn)帶面，取得的資料代表性差、不。用雷達(dá)可以非常迅速的探測(cè)出路面各層及路基情況，繪出整段路基、路面的剖面圖，直觀的反映出路基、路面的損壞程度、范圍，以及是否有脫空、積水現(xiàn)象，為維修和養(yǎng)護(hù)提供資料。
3.4地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)在隧道檢測(cè)中的應(yīng)用在隧道建設(shè)中，所面臨的質(zhì)量問(wèn)題如欠挖、超挖、襯砌厚度不足、襯砌后有空洞、積水等。傳統(tǒng)檢測(cè)方法大都采用破損檢測(cè)，檢測(cè)頻率不夠，同時(shí)會(huì)造成新的質(zhì)量隱患，地質(zhì)雷達(dá)可以提供一種高效、多方位、的無(wú)破損檢測(cè)手段。用中頻雷達(dá)探頭可以定量地探測(cè)出隧道的襯砌厚度、鋼筋網(wǎng)、鋼拱架，以及襯砌后脫空、積水情況，為維護(hù)提供詳細(xì)資料。
4結(jié)束語(yǔ)
地質(zhì)雷達(dá)在我國(guó)交通行業(yè)應(yīng)用已有十年的歷史，這是一種很有前景的無(wú)損、省時(shí)、有效的檢測(cè)方法，地質(zhì)雷達(dá)在我國(guó)交通行業(yè)必將有更廣范的應(yīng)用。
地質(zhì)雷達(dá)論文:隧道工程地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)分析
【摘要】通過(guò)實(shí)際工程應(yīng)用，介紹地質(zhì)雷達(dá)的特點(diǎn)、原理和探測(cè)解析方法；在隧道工程的超前地質(zhì)探測(cè)預(yù)報(bào)以及隧道結(jié)構(gòu)檢測(cè)的應(yīng)用中，證明了地質(zhì)雷達(dá)的實(shí)用性、先進(jìn)性及其實(shí)際應(yīng)用中的重要作用。
【關(guān)鍵詞】公路隧道；地質(zhì)雷達(dá)；檢測(cè)；超前預(yù)報(bào)；應(yīng)用
1、工程概況
小北山二號(hào)隧道為長(zhǎng)隧道，按左、右線分離布設(shè)。左線隧道起訖里程ZK19+571～ZK21+091，長(zhǎng)1520m，揭陽(yáng)端洞口采用削竹式，洞口設(shè)計(jì)標(biāo)高30.353m，惠來(lái)端洞門(mén)采用削竹式，洞口設(shè)計(jì)標(biāo)高17.398m，坡高0.5%～-1.317%，隧道較大埋深約209m。右線隧道起訖里程ZK19+599～ZK21+081，長(zhǎng)1482m，揭陽(yáng)端洞口采用削竹式，洞口設(shè)計(jì)標(biāo)高30.493m，惠來(lái)端洞門(mén)采用削竹式，洞口設(shè)計(jì)標(biāo)高17.490m，坡度0.5%～-1.321%，隧道較大埋深約212m。隧道位于丘陵地區(qū)，山體地形陡峭，山體植被較發(fā)育，山體發(fā)育花崗巖孤石，大小不一。隧址區(qū)基底主要為燕山期花崗巖，局部見(jiàn)輝綠巖巖脈，覆蓋層由粘土、全～強(qiáng)風(fēng)巖組成，基巖由中~微風(fēng)化巖組成。隧址區(qū)地下水類型主要為潛水，含水層主要為第四系松散層的孔隙及中～微風(fēng)化巖的風(fēng)化裂隙。
2、地質(zhì)雷達(dá)的發(fā)展及其應(yīng)用
隨著社會(huì)的高速發(fā)展，有很多的方便加上很多的儀器可以在巖土勘察中使用，重要的方法有彈性波法及其電磁波法。在實(shí)際工程當(dāng)中經(jīng)常使用的電磁波法就是地質(zhì)雷達(dá)，隧道地震探測(cè)儀比較適合遠(yuǎn)距離宏觀的地質(zhì)問(wèn)題探測(cè)；并且地質(zhì)雷達(dá)方法可以結(jié)合高頻電磁波而進(jìn)行非常快的無(wú)損傷探測(cè)，因此頻段非常高的話可以在隧道結(jié)構(gòu)當(dāng)中進(jìn)行檢測(cè)。公路的隧道工程埋深、規(guī)模以及數(shù)量隨著時(shí)間的增加而不斷地變多，而在施工的過(guò)程當(dāng)中也遇到了很多復(fù)雜的工程地質(zhì)條件。雖然說(shuō)在設(shè)計(jì)以前都作了非常詳細(xì)地質(zhì)勘察，但是在隧道實(shí)際的開(kāi)挖施工當(dāng)中，還會(huì)有非常多的問(wèn)題發(fā)生的。從這些方面就可以很好地說(shuō)明，在隧道施工過(guò)程當(dāng)中的圍巖穩(wěn)定性狀況以及一些掌子面前方的實(shí)際情況，并且做出及時(shí)地超前預(yù)報(bào)。當(dāng)隧道發(fā)生一些事故或者竣工以后，應(yīng)該結(jié)合現(xiàn)行的規(guī)范上面要求以及隧道本身的結(jié)構(gòu)特性，不但應(yīng)該在隧道的表面進(jìn)行觀測(cè)以及凈空斷面進(jìn)行測(cè)量，需要的時(shí)候還應(yīng)該采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行一些更深入的檢測(cè)，例如圍巖的密實(shí)完整穩(wěn)定的情況、鋼拱架的分布情況、有無(wú)離析以及蜂窩麻面、襯砌混凝土的均勻一致性以及相對(duì)應(yīng)的完整性以及襯砌有效厚度等等。經(jīng)過(guò)實(shí)際的情況可以證明，地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)可以在隧道的施工當(dāng)中作出非常詳細(xì)的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。現(xiàn)在，地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了單點(diǎn)探測(cè)以及連續(xù)探測(cè)的實(shí)時(shí)自動(dòng)成圖。而國(guó)外的國(guó)家探地雷達(dá)基本上是單脈沖雷達(dá)，其工作的頻率在50到2G赫茲，最為代表性的國(guó)家是美國(guó)和加拿大。我們國(guó)家所生產(chǎn)的一系列地質(zhì)雷達(dá)，結(jié)合地下工程的超前預(yù)報(bào)的特點(diǎn)，采用的是脈沖調(diào)制式，這個(gè)的探測(cè)距離非常大，而且分辨率也非常高，其工作的頻率大約在160到220兆赫茲，其探測(cè)的距離可以達(dá)到40到60米，可以很好地適應(yīng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)以及部分的工程檢測(cè)。
3、探測(cè)的原理以及方法
結(jié)合設(shè)計(jì)的圖紙以及設(shè)計(jì)的任務(wù)書(shū)按照規(guī)定進(jìn)行開(kāi)展地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的工作，其預(yù)測(cè)應(yīng)該是沿著隧道縱向三十米的范圍以內(nèi)對(duì)一些不安全的地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行檢查，對(duì)前面的地層巖性變化以及水文地質(zhì)特征（軟弱巖層的分布、斷層發(fā)育及其影響帶、水的賦存情況等）進(jìn)行探測(cè)，對(duì)隧道圍巖的級(jí)別進(jìn)行分析，并列出一些施工的建議，確保隧道施工的安全，減少一些不必要的損失，為動(dòng)態(tài)的設(shè)計(jì)提供所需要的地質(zhì)參數(shù)，從而可以更好地為隧道施工進(jìn)行服務(wù)。本次的地質(zhì)預(yù)報(bào)使用的是地質(zhì)雷達(dá)系統(tǒng)，運(yùn)用了空氣耦合型100兆赫茲的天線，結(jié)合探測(cè)的前方巖石的特點(diǎn)以及現(xiàn)場(chǎng)施工的條件，對(duì)距離30米左右進(jìn)行詳細(xì)地探測(cè)。而這次預(yù)報(bào)的工作面位于ZK19+735里處的地方，使用一些點(diǎn)測(cè)的方式，使用一系列的方法對(duì)工作面的正前方進(jìn)行詳細(xì)地預(yù)測(cè)。
4、數(shù)據(jù)的處理以及得出來(lái)的結(jié)果
對(duì)實(shí)際測(cè)量出來(lái)的資料用一系列的軟件進(jìn)行處理分析，再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的巖性所具體的實(shí)際情況，選擇一個(gè)比較適合的相對(duì)介電常數(shù)，進(jìn)而得出來(lái)一些成果，在成果的解釋當(dāng)中，開(kāi)始的時(shí)候，假如發(fā)現(xiàn)了有非常明顯的反相位反射波組出現(xiàn)的話，就應(yīng)該巖性變壞的一個(gè)表現(xiàn)；假如發(fā)現(xiàn)了有非常明顯的正相位強(qiáng)波反射波組出現(xiàn)的話，就應(yīng)該是巖層巖性變好的一個(gè)表現(xiàn)，結(jié)合反射波反射強(qiáng)度的實(shí)際大小就可以區(qū)分反射界面前方介質(zhì)的一系列的特征。依據(jù)雷達(dá)數(shù)據(jù)處理結(jié)果并結(jié)合地質(zhì)資料分析得出以下預(yù)報(bào)結(jié)果：（1）掌子面為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，上方自穩(wěn)能力差，中部伴隨嚴(yán)重掉塊，局部潮濕明顯，推斷圍巖級(jí)別為Ⅴ級(jí)。（2）掌子面右側(cè)前方4~10m（ZK19+739~ZK19+745）區(qū)域反射信號(hào)強(qiáng)烈，同相軸紊亂，推測(cè)此區(qū)域與掌子面情況類似，有明顯破碎帶，圍巖完整性差，推斷圍巖級(jí)別為Ⅴ級(jí)。（3）掌子面前方10~15m（ZK19+745~ZK19+750）區(qū)域反射信號(hào)衰退穩(wěn)定，同相軸平穩(wěn)但仍存在斷開(kāi)處，推測(cè)此區(qū)域巖性略微好轉(zhuǎn)，但依舊破碎且含水，推斷圍巖級(jí)別為IV級(jí)。（4）掌子面前方15~30m（ZK19+750~ZK19+765）區(qū)域信號(hào)較弱，加大增益后發(fā)現(xiàn)同相軸較為連續(xù)，推測(cè)此區(qū)域巖性好轉(zhuǎn)，級(jí)別應(yīng)為IV級(jí)。依據(jù)結(jié)果給出的建議：（1）ZK19+735掌子面圍巖為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，自穩(wěn)能力差，局部潮濕明顯，中部掉塊嚴(yán)重，應(yīng)嚴(yán)格控制進(jìn)尺，加強(qiáng)支護(hù)，預(yù)防坍塌。（2）掌子面前方10m區(qū)域圍巖與掌子面情況相似，穩(wěn)定性差，破碎帶明顯，容易坍塌。嚴(yán)格控制進(jìn)尺，及時(shí)做好初期支護(hù)工作并保障強(qiáng)度，防止掉塊與坍塌，同時(shí)做好排水工作。（3）掌子面前方20m區(qū)域后，巖性有所好轉(zhuǎn)。建議采用上下臺(tái)階方法，并嚴(yán)格控制進(jìn)尺，及時(shí)做好初期支護(hù)工作并保障強(qiáng)度，防止掉塊與坍塌，同時(shí)做好排水工作。
5、結(jié)束語(yǔ)
地質(zhì)雷達(dá)在隧道工程施工或者是后期的運(yùn)營(yíng)過(guò)程當(dāng)中，可以很好地對(duì)工程的質(zhì)量進(jìn)行詳細(xì)地檢測(cè)，可以更嚴(yán)格地控制工程的質(zhì)量，更好地檢查工程的缺陷。假如說(shuō)天線的頻率特性以及工作的方法有一定的影響，而地質(zhì)雷達(dá)在對(duì)介質(zhì)參數(shù)的探測(cè)當(dāng)中，還存在很多的爭(zhēng)議，那么經(jīng)過(guò)不斷地完善以及發(fā)展，地質(zhì)雷達(dá)在隧道工程檢測(cè)當(dāng)中一定有一個(gè)非常重要的角色。綜上所述，應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)在地質(zhì)超前預(yù)報(bào)當(dāng)中可以精準(zhǔn)地探測(cè)預(yù)報(bào)隧道施工當(dāng)中危害的工程施工安全的相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害。而地質(zhì)雷達(dá)可以探測(cè)出來(lái)隧道的結(jié)構(gòu)中重要的施工缺陷，可以為有問(wèn)題的隧道提供一些非常的依據(jù)，這樣就可以提高工作的效率，并且節(jié)省一些資金。
作者：邱雪峰 單位：廣東省航運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司
地質(zhì)雷達(dá)論文:地質(zhì)雷達(dá)法在質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用
1地質(zhì)雷達(dá)法檢測(cè)原理
地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)隧道襯砌質(zhì)量是基于襯砌混凝土與鋼拱架、鋼筋、襯砌背后超挖回填空隙、空洞等以及密實(shí)的混凝土與襯砌背后圍巖的電性差異來(lái)實(shí)現(xiàn)的。將地質(zhì)雷達(dá)的發(fā)射天線和接收天線密貼于襯砌表面，雷達(dá)波通過(guò)天線向下傳播，當(dāng)經(jīng)過(guò)這些界面時(shí)都會(huì)發(fā)生不同程度的反射、折射和散射，并產(chǎn)生不同程度的能量吸收和衰減，集中反映在波形和波阻特征變化上。分析研究反射波的特征差異來(lái)判斷襯砌背后空隙、空洞、鋼筋等的形態(tài)，就可以揭示襯砌結(jié)構(gòu)特征及病害缺陷，并計(jì)算其埋藏深度及確定其位置。地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)效果主要取決于不同介質(zhì)分界面的電性差異的大小，即介質(zhì)層間介電常數(shù)差異越大，則探測(cè)效果越好，介質(zhì)異常在雷達(dá)剖面上反映也就越明顯，從而易于識(shí)別。
2工程概況
依托工程的隧道較大埋深約33m，內(nèi)軌頂面以上凈空面積為92m2，曲線地段不考慮加寬，全隧線間距4.6m。隧道進(jìn)口里程為GDK208+168，出口里程為GDK208+345，全長(zhǎng)177m。隧道內(nèi)縱坡為單面坡，坡度為－12.4‰。隧道進(jìn)口GDK208+168—GDK208+189.05段位于R=20000m的豎曲線上。全隧道暗挖段均為Ⅴ級(jí)圍巖，長(zhǎng)106m，采用三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法及CRD法施工和復(fù)合式襯砌。進(jìn)口洞門(mén)長(zhǎng)27m，明洞長(zhǎng)10m;出口明洞長(zhǎng)5m，洞門(mén)長(zhǎng)10m。洞門(mén)及明洞采用明挖和復(fù)合式襯砌。地質(zhì)雷達(dá)無(wú)損檢測(cè)的主要內(nèi)容有隧道的仰拱、襯砌的厚度、背后回填密實(shí)情況及鋼架、鋼筋的分布情況。本次共完成隧道雷達(dá)檢測(cè)1140測(cè)線米，代表140成洞米。
3隧道襯砌現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)
3．1檢測(cè)儀器
目前，美國(guó)GSSI公司生產(chǎn)的SIR－3000型便攜式探地雷達(dá)［3］應(yīng)用范圍較廣，可以應(yīng)用于高速公路快速檢測(cè)、鋼筋、混凝土缺陷檢測(cè)、深層地質(zhì)水文探測(cè)、市政管線及地下空洞調(diào)查及隧道襯砌及超前預(yù)報(bào)探測(cè)等。檢測(cè)儀器即采用SIR－3000型便攜式探地雷達(dá)。
3．2測(cè)線布置
根據(jù)《鐵路隧道襯砌質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)規(guī)程》規(guī)定，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際作業(yè)條件，本次檢測(cè)沿隧道縱向連續(xù)檢測(cè)，共布設(shè)3條測(cè)線:隧道左右底板、右邊墻各1條。
3．3現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)步驟
(1)天線的選擇:針對(duì)本次隧道襯砌檢測(cè)的具體情況，從分辨率、穿透力等方面綜合衡量，確定使用400MHz天線。(2)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)襯砌混凝土的介電參數(shù)(或電磁波速)進(jìn)行標(biāo)定，并確定時(shí)間窗、掃描樣點(diǎn)數(shù)等采集參數(shù)。(3)天線緊貼襯砌表面，并沿測(cè)線連續(xù)滑動(dòng)。(4)檢測(cè)天線滑行應(yīng)移動(dòng)平穩(wěn)，速度均勻，移動(dòng)速度控制在3～5km/h之間。(5)每隔10m打一個(gè)標(biāo)記，每50m打雙標(biāo)。(6)隨時(shí)記錄可能對(duì)檢測(cè)產(chǎn)生電磁影響的物體(滲水、電纜、鐵架等)及其位置。
4數(shù)據(jù)處理分析與解釋
4．1數(shù)據(jù)處理流程
采用RANDAN專用數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)所探測(cè)的雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
4．2數(shù)據(jù)分析與解釋
(1)襯砌背后空洞及密實(shí)度的主要判定依據(jù)［4］。①密實(shí)度:反射波信號(hào)幅度較弱，甚至沒(méi)有界面反射信號(hào);襯砌界面的強(qiáng)反射信號(hào)同相軸呈繞射弧形，且不連續(xù)，較分散。②脫空(空洞):襯砌界面反射信號(hào)強(qiáng)，三振相明顯，在其下部仍有強(qiáng)反射界面信號(hào)，兩組信號(hào)時(shí)程差較大。(2)襯砌內(nèi)部鋼筋、鋼架數(shù)量及分布判據(jù):①鋼筋:連續(xù)的小雙曲線形強(qiáng)反射信號(hào)。②鋼架:分散的月牙形強(qiáng)反射信號(hào)。
5缺陷等級(jí)評(píng)定與檢測(cè)結(jié)果
5．1缺陷等級(jí)
根據(jù)《鐵路運(yùn)營(yíng)隧道襯砌安全等級(jí)評(píng)定暫行規(guī)定》鐵運(yùn)函［2004］174號(hào)文評(píng)定依據(jù):(1)隧道襯砌存在缺陷及病害時(shí)，為了病害整治與工程質(zhì)量評(píng)定的需要，可按隧道襯砌缺陷與病害項(xiàng)目以及嚴(yán)重程度劃分為輕微(1級(jí))、較嚴(yán)重(2級(jí))、嚴(yán)重(3級(jí))、極嚴(yán)重(4級(jí))四個(gè)等級(jí)。(2)隧道襯砌厚度及混凝土強(qiáng)度缺陷的量化指標(biāo)［5］，應(yīng)符合表2規(guī)定。表2中:q—設(shè)計(jì)襯砌混凝土強(qiáng)度;q1—檢測(cè)斷面襯砌混凝土測(cè)點(diǎn)平均強(qiáng)度;h—設(shè)計(jì)襯砌厚度;h1—檢測(cè)襯砌厚度，當(dāng)襯砌混凝土存在內(nèi)部缺陷時(shí)，檢測(cè)襯砌厚度換算為有效襯砌厚度，即將檢測(cè)襯砌厚度減去內(nèi)部缺陷削弱的部分厚度;Lc—檢測(cè)襯砌厚度不足地段的測(cè)線連續(xù)長(zhǎng)度;Lq—檢測(cè)襯砌混凝土強(qiáng)度不足地段的連續(xù)長(zhǎng)度。檢測(cè)襯砌厚度當(dāng)相鄰測(cè)線三條及以上均連續(xù)不足時(shí)，其缺陷等級(jí)應(yīng)提高等一級(jí)。檢測(cè)斷面襯砌混凝土的低強(qiáng)度當(dāng)?shù)陀谄骄档?.85時(shí)，其缺陷等級(jí)應(yīng)提高一級(jí)。(3)隧道襯砌背后有空洞或回填不密實(shí)、基底不密實(shí)的量化指標(biāo)應(yīng)符合表3規(guī)定。表3中:KLc—襯砌背后回填有空洞地段測(cè)線連續(xù)長(zhǎng)度;SLc—襯砌背后回填不密實(shí)地段的測(cè)線連續(xù)長(zhǎng)度;DLc—基底不密實(shí)地段的測(cè)線連續(xù)長(zhǎng)度。
5．2檢測(cè)結(jié)果
隧道的雷達(dá)掃描圖像對(duì)照襯砌設(shè)計(jì)參數(shù)表，經(jīng)數(shù)據(jù)分析，該隧道共完成雷達(dá)檢測(cè)1140測(cè)線米，代表140成洞米。其中有7處存在不密實(shí)、空洞現(xiàn)象，襯砌厚度符合設(shè)計(jì)要求，9處鋼筋數(shù)量不足。
6結(jié)語(yǔ)
通過(guò)對(duì)地質(zhì)雷達(dá)無(wú)損檢測(cè)法檢測(cè)原理出發(fā)，結(jié)合某鐵路隧道闡述了地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)在隧道仰拱、襯砌檢測(cè)中的具體應(yīng)用，為嚴(yán)格控制隧道施工的質(zhì)量，及早發(fā)現(xiàn)隧道隱蔽工程的病害，并采取加固措施消除隱患提供了依據(jù)。在具體進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)時(shí)，要結(jié)合具體的工程實(shí)例分析，以便得到更加科學(xué)的檢測(cè)結(jié)果。
作者：崔景亮 單位：中鐵隧道集團(tuán)有限公司工程試驗(yàn)中心
地質(zhì)雷達(dá)論文:地質(zhì)雷達(dá)支撐塔探測(cè)運(yùn)用
本文作者：白文勝 單位：貴州省建筑工程勘察院
0引言
地質(zhì)雷達(dá)(簡(jiǎn)稱GPR)是近年來(lái)興起的一種利用高頻電磁波反射原理來(lái)探測(cè)目標(biāo)體及地質(zhì)構(gòu)造的物探方法，比地震法分辨率高，比電阻率法探測(cè)深度大，能從線和面上充分區(qū)分覆蓋層堆積物和基巖結(jié)構(gòu)特征［1，2］，由于其探測(cè)方便、處理快捷、圖象直觀、使用經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)而倍受工程界信賴和歡迎。自上世紀(jì)70年代開(kāi)始應(yīng)用至今將近40年來(lái)，GPR技術(shù)在考古、場(chǎng)地勘查、公路鐵路選線、工程質(zhì)量檢測(cè)、管線探測(cè)、隧道超前預(yù)報(bào)等領(lǐng)域都有成功的應(yīng)用。但在巖溶發(fā)育區(qū)及溶蝕破碎帶的探測(cè)方面少見(jiàn)到成功的應(yīng)用實(shí)例，筆者以FAST饋源支撐塔地基探測(cè)為實(shí)例，結(jié)合開(kāi)挖驗(yàn)證，分析地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)在這種地形條件較差的環(huán)境中應(yīng)用的可行性。
1概況
擬建500m大射電望遠(yuǎn)鏡(簡(jiǎn)稱FAST)屬國(guó)家重大科學(xué)項(xiàng)目，是為世界天文學(xué)界探索宇宙建設(shè)的工程臺(tái)址。工程臺(tái)址選在貴州省平塘縣克度鎮(zhèn)大窩凼，北東距平塘縣城約85km，大窩凼地形剖面形態(tài)屬于“U”型峰叢洼地(圖1)，洼底呈鍋底狀，為一相對(duì)閉合型峰叢洼地，形狀比較規(guī)則，近圓型，高程960m處直徑約550m，洼地底部較為平坦，直徑大于250m。所在地區(qū)總體位于貴州高原向廣西丘陵過(guò)渡的斜坡地帶，地勢(shì)總體上呈北高南低。洼地四周共有5個(gè)較大山峰，較高峰為洼地北東東側(cè)的1號(hào)峰，峰頂高程1104.10m，地形較大高差352.60m。區(qū)域內(nèi)碳酸鹽巖廣布，以巖溶溶蝕地貌類型為主，巖溶峰叢、峰丘、洼地、落水洞極其發(fā)育。巖層呈單斜產(chǎn)出，傾向北北東，傾角5～15，區(qū)內(nèi)無(wú)大型斷裂構(gòu)造經(jīng)過(guò)，洼地及其附近地層巖性有殘坡積紅粘土、古滑塌堆積物，下伏基巖為三疊系中統(tǒng)涼水井組(T2L)的厚層塊狀灰?guī)r。FAST臺(tái)址為一溶蝕洼地，局部溶蝕比較發(fā)育，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，工程地質(zhì)條件較差。根據(jù)FAST結(jié)構(gòu)要求，其六個(gè)饋源支撐塔基為主要承重部位，位置分別等分在直徑為600m圓周的1H-3H-5H-7H-9H-11H(H即Hour，類似于圓周表盤(pán)的鐘點(diǎn))上，鋼塔為桅結(jié)構(gòu)，高90～150m，較大壓力5000kN，較大上拔力3500kN。由于鉆探工作量有限，且只能揭示點(diǎn)上地質(zhì)信息，為點(diǎn)面結(jié)合地有效評(píng)價(jià)塔基的穩(wěn)定性，預(yù)防工程建設(shè)中地質(zhì)病害的發(fā)生，采用GPR物探方法與鉆探相結(jié)合進(jìn)行塔基勘探。
2工作方法選擇及其原理
2.1工作方法選擇由于FAST的6個(gè)饋源塔基分布的圓周所圍面積較大，鉆探工作有限，為了查明塔基位置基巖的完整破碎情況、巖溶及發(fā)育特征，為配合鉆探評(píng)價(jià)塔基穩(wěn)定性提供宏觀依據(jù)，擬采用地質(zhì)雷達(dá)(GPR)探測(cè)做進(jìn)一步工作。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)物性試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)，較完整灰?guī)r、基巖破碎帶和巖溶的介電常數(shù)存在一定的差異，滿足地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)的地球物理前提。所以采用GPR探測(cè)技術(shù)，能比較地探明臺(tái)址區(qū)塔基范圍內(nèi)灰?guī)r的完整破碎情況及巖溶發(fā)育特征，達(dá)到探測(cè)目的。
2.2原理GPR是一種高分辨勘探方法，主要探測(cè)地下巖土介質(zhì)結(jié)構(gòu)間的電磁性質(zhì)差異。探地雷達(dá)將高頻電磁波以寬頻帶短脈沖的形式由發(fā)射天線定向送入地下，電磁波在地下介質(zhì)中傳播，其傳播速度v與所使用電磁波的圓頻率ω、介質(zhì)的介電常數(shù)ε、磁導(dǎo)率μ和導(dǎo)電率σ有關(guān)，當(dāng)遇到不同電性介質(zhì)交界面時(shí)，部分電磁波的能量被反射回地面，由接收天線接收。雷達(dá)記錄反應(yīng)接收的是地下介質(zhì)界面的反射波時(shí)間序列，應(yīng)用雷達(dá)處理解釋軟件可將地下界面反射波的雙程走時(shí)Δt(ns)轉(zhuǎn)換成深度h(m)剖面，通過(guò)分析深度剖面中反射波的形態(tài)、頻譜、振幅等特征，確定異常區(qū)的位置、大小、形態(tài)，推斷地下地質(zhì)體(或結(jié)構(gòu))的空間位置、幾何形態(tài)和性質(zhì)等。當(dāng)遇到隱伏巖溶或節(jié)理裂隙時(shí)，雷達(dá)深度剖面上的反射波同相軸呈雙曲線形態(tài)，若溶洞或溶槽充水或有粘土充填，其反射波極性反向。電磁波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，遇到不同的電磁波阻抗界面將會(huì)產(chǎn)生反射和透射。不同組合界面，反射波的極性和幅值變化，它取決于界面兩側(cè)介質(zhì)的物理性質(zhì)和相互差異。用反射系數(shù)來(lái)表征反射波的性質(zhì)，它有極性和大小，當(dāng)電磁波入射時(shí)，電場(chǎng)的反射系數(shù)為。式中:E1、E2分別為反射和發(fā)射的電磁波場(chǎng)強(qiáng);ε1，ε2分別為兩種介質(zhì)的介電常數(shù);θ1、θ2分別為入射角和折射角。當(dāng)電磁波由光疏介質(zhì)(ε小、波速低)進(jìn)入光密介質(zhì)(ε大、波速高)時(shí)，電磁波反射系數(shù)為負(fù)，發(fā)射極性相反;反之，當(dāng)電磁波由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，電磁波反射系數(shù)為正，發(fā)射極性相同。當(dāng)混凝土襯砌與圍巖之間以及襯砌內(nèi)部存在空洞、不密實(shí)等缺陷時(shí)，它們之間介電常數(shù)的差異就會(huì)形成較強(qiáng)的反射波。在對(duì)雷達(dá)波進(jìn)行處理和分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)雷達(dá)波形的極性、強(qiáng)度、雙程走時(shí)等參數(shù)便可推斷目標(biāo)體的空間位置、結(jié)構(gòu)、電性變化及幾何形態(tài)，從而達(dá)到檢測(cè)的目的。
3工作布置
3.1測(cè)量放點(diǎn)測(cè)量點(diǎn)距為15m，沿圓周1H-3H-5H-7H-9H-11H-1H(H即Hour)分布，每?jī)蓚€(gè)Hour間各20個(gè)點(diǎn)(按順時(shí)針編號(hào))，共120個(gè)點(diǎn)，加上6個(gè)饋源塔基座中心點(diǎn)共放點(diǎn)126個(gè)。
3.2GPR探測(cè)從1～3點(diǎn)+6m開(kāi)始按逆時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)行，主剖面沿饋源塔圓周探測(cè)了1912m(地形起伏較大，剖面長(zhǎng)度超過(guò)了饋源塔圓周平距)，總體上探測(cè)點(diǎn)定位偏差不超過(guò)2m。本次GPR探測(cè)特采用美國(guó)“地球物理測(cè)量系統(tǒng)公司”(GeophysicalSurveySystemsInc)先進(jìn)的SIR20探地雷達(dá)，運(yùn)用100MHz高頻屏蔽天線，以20cm點(diǎn)測(cè)采集數(shù)據(jù)，連續(xù)剖面記錄方式。
4探測(cè)成果及地質(zhì)解釋
4.1典型地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)剖面GPR沿饋源塔圓周探測(cè)，得到了一條圓周剖面。圖8、圖9和圖10為圓周剖面中典型地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)剖面截圖，圖中顯示有:第四系覆蓋層界線，松散膠結(jié)、破碎基巖體，巖溶洞隙界線及完整基巖界線。
4.2地質(zhì)解釋(1)地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)剖面中點(diǎn)畫(huà)線范圍相對(duì)介電常數(shù)在(14～17)εr，推斷為第四系覆蓋層界線，實(shí)線范圍相對(duì)介電常數(shù)在(10～14)εr，推斷為膠結(jié)較差的崩塌堆積體或基巖破碎帶界線，虛線范圍相對(duì)介電常數(shù)在(16～20)εr，推斷為巖溶溶蝕發(fā)育區(qū)界線。從探測(cè)成果看，松散覆蓋層(或第四系)厚度不均，大致為1～2.2m;膠結(jié)較差的崩塌堆積體(局部為風(fēng)化灰?guī)r)厚度為0.2～12m;其下為膠結(jié)稍密實(shí)的崩塌堆積體和較完整灰?guī)r。(2)探測(cè)發(fā)現(xiàn)有8個(gè)較大的巖溶發(fā)育區(qū)，范圍分別是1Hour11～16(即1點(diǎn)鐘的第11至16測(cè)點(diǎn)之間，以下類同)、1Hour18～20、3Hour20～5Hour7、7Hour15～17、9Hour2～4、9Hour10～13、9Hour20～11Hour1、11Hour7～11。
4.3探測(cè)范圍雷達(dá)天線發(fā)射和接收的是高頻球面電磁波，其直徑隨探測(cè)深度的增加而加大，本次探測(cè)由于受地表第四系覆蓋層和松散膠結(jié)層空隙的衰減作用影響，探測(cè)深度在16.5m左右，在探測(cè)深度范圍內(nèi)左右各2.5m范圍的介質(zhì)異常都會(huì)反映在GPR剖面上，所以GPR剖面是對(duì)以饋源塔園周為中心的寬5m左右的帶狀區(qū)域的綜合反映。
5工程驗(yàn)證
根據(jù)探測(cè)及推斷結(jié)果，對(duì)出現(xiàn)的部分異常進(jìn)行了鉆探與施工開(kāi)挖等驗(yàn)證工作，結(jié)果與推斷的結(jié)論基本一致，規(guī)模及埋深與探測(cè)結(jié)果基本吻合。圖11～14為部分驗(yàn)證圖片。(1)GPR探測(cè)發(fā)現(xiàn)的8個(gè)較大的巖溶發(fā)育區(qū)，除1Hour11～16為基巖破碎帶而非巖溶外，其余7個(gè)均被發(fā)現(xiàn)證實(shí)，GPR探測(cè)巖溶的解釋推斷率為87.5%。(2)誤差分析:1Hour11～16實(shí)際為基巖破碎帶，而GPR探測(cè)解釋為巖溶，3Hour2～3和11Hour19～20實(shí)際為巖溶，而GPR探測(cè)解釋為破碎帶，分析原因是該三點(diǎn)處的巖溶與破碎帶的相對(duì)介電常數(shù)相近之緣故。可見(jiàn)，劃分現(xiàn)場(chǎng)介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)是提高探測(cè)解釋精度的重要前提，工程范圍大時(shí)應(yīng)分區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)物性試驗(yàn)，從而得到介質(zhì)更的相對(duì)介電常數(shù)。
6結(jié)論
本次通過(guò)GPR探測(cè)基本查清了FAST的6個(gè)饋源塔基直徑為600m的圓周覆蓋層厚度，松散崩塌體、基巖破碎帶與較完整灰?guī)r的界線，配合鉆探為評(píng)價(jià)塔基穩(wěn)定性提供了宏觀依據(jù)，達(dá)到了預(yù)期目的，為地質(zhì)病害治理、解決了工程問(wèn)題，提供了參考。(1)地質(zhì)雷達(dá)反射圖像能明顯地劃分覆蓋層與下伏灰?guī)r的界線以及灰?guī)r巖溶發(fā)育區(qū)及溶蝕破碎帶和充填物的大致性質(zhì)，是巖溶地區(qū)巖土工程勘察的有效手段，為巖溶地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)提供重要依據(jù)。(2)地質(zhì)雷達(dá)是以復(fù)雜的電磁波理論為基礎(chǔ)，實(shí)際應(yīng)用中受到的影響因素較多，如地質(zhì)環(huán)境、介質(zhì)及目標(biāo)體性質(zhì)、設(shè)備及技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)等，應(yīng)從簡(jiǎn)單的異常反映開(kāi)始識(shí)別、總結(jié)及歸納，并綜合各種工程地質(zhì)手段進(jìn)行科學(xué)推斷及判定，必要時(shí)采用多種方法相互驗(yàn)證。(3)工程范圍大時(shí)應(yīng)分區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)物性試驗(yàn)，得到更的介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)，這是提高探測(cè)解釋精度的前提條件。(4)由于地形條件較差，地表起伏不平，影響了GPR天線與探測(cè)體的耦合，另外由于松散覆蓋層和膠結(jié)不密實(shí)崩塌堆積體對(duì)電磁波的吸收較強(qiáng)，對(duì)探測(cè)效果有一定的影響。今后，隨著物探方法研究的不斷深入和雷達(dá)天線及信號(hào)處理技術(shù)的迅速發(fā)展，GPR將能更廣泛地服務(wù)于工程建設(shè)領(lǐng)域。
地質(zhì)雷達(dá)論文:小議地質(zhì)雷達(dá)在隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)中的應(yīng)用
現(xiàn)代隧道建設(shè)的一個(gè)基本特點(diǎn)就是：“動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工”。因此，實(shí)時(shí)地進(jìn)行掌子面超前地質(zhì)預(yù)報(bào)對(duì)隧道的安全、快捷施工具有非常重要的作用。地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)是近年來(lái)應(yīng)用于短距離超前地質(zhì)預(yù)報(bào)較為普遍的一種物探手段。其特點(diǎn)是快速、連續(xù)測(cè)量、并以實(shí)時(shí)成像的方式顯示探測(cè)結(jié)果而備受青睞。
1地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)的基本原理
地質(zhì)雷達(dá)（GPR）方法是一種用于確定地下介質(zhì)分布的廣譜電磁波技術(shù)。在前方探測(cè)范圍內(nèi)無(wú)大量鐵磁性物體干擾的情況下，可采用探地雷達(dá)理進(jìn)行探測(cè)。地質(zhì)雷達(dá)利用天線向隧道掌子面前方發(fā)射電磁脈沖，并接收由前方不同介質(zhì)界面的反射波。電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其路徑、電磁場(chǎng)強(qiáng)度與波形將隨所通過(guò)介質(zhì)的電性質(zhì)（如介電常數(shù)εr）及幾何形態(tài)的變化而變化。根據(jù)接收到的回波時(shí)間、幅度和波形等信息，可判定地下介質(zhì)的結(jié)構(gòu)與埋藏體的位置與形態(tài)。
在探測(cè)范圍無(wú)大量鐵磁性物體干擾的情況下，主要采用地質(zhì)雷達(dá)電磁波的反射原理進(jìn)行測(cè)試：高頻電磁波以寬頻脈沖的形式，通過(guò)發(fā)射天線定向送入地下，經(jīng)過(guò)存在電性差異的地下地層或目標(biāo)體的反射后埋深：
其中，-目標(biāo)體埋深；-電磁波雙程走時(shí)；-介電常數(shù)；-電磁波在真空中的速度
2野外探測(cè)技術(shù)
2.1探測(cè)對(duì)象的分析
探測(cè)對(duì)象所賦存的地質(zhì)條件和埋深是影響地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)效果至關(guān)重要的因素。探測(cè)對(duì)象的幾何形態(tài)，包括高度、長(zhǎng)度、寬度等也影響探測(cè)的效果，因?yàn)樘綔y(cè)對(duì)象的幾何尺寸決定了雷達(dá)系統(tǒng)可能具有的分辨率，關(guān)系到天線中心頻率的選擇。再者，被探測(cè)對(duì)象的導(dǎo)電率和介電常數(shù)等也需掌握，因?yàn)檫@將影響到對(duì)能量反射或散射的識(shí)別。此外，在探測(cè)區(qū)域不應(yīng)存在大范圍的金屬構(gòu)件和無(wú)線電射頻源，以免外界的干擾。
2.2工作參數(shù)的選擇
對(duì)于地質(zhì)預(yù)報(bào)而言，各種介質(zhì)的介電常數(shù)及傳播速度是不同的，而探測(cè)深度與所使用的天線中心頻率有直接的關(guān)系，天線頻率越高，探測(cè)深度越小，精度越高，反之亦然。在隧道超前預(yù)報(bào)中通常采用38～150M天線，其他參數(shù)的選擇，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況決定，并應(yīng)根據(jù)地域不同進(jìn)行多次試驗(yàn)后確定其探測(cè)參數(shù)。
3資料處理及解釋
在地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)中，為了得到更多的反射波特征，通常利用寬頻帶進(jìn)行記錄，因此在記錄到各種有效波的同時(shí)，不可避免地記錄下了許多干擾噪聲。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)處理，達(dá)到消除或壓制干擾波，突出有效波，真實(shí)反映所測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行有效解釋的目的。
經(jīng)過(guò)雷達(dá)數(shù)據(jù)預(yù)處理，還要進(jìn)行一系列的數(shù)字化信號(hào)處理，常規(guī)信號(hào)處理包括：漂移去除、零線設(shè)定、背景去噪、增益、譜值平衡、道間平衡、滑動(dòng)平均、混波處理、單道漂移去除等，再進(jìn)行成果解釋。
地質(zhì)雷達(dá)圖像的解釋有定量和定性兩種，定量解釋主要是對(duì)異常體距掌子面的距離及大小進(jìn)行判定，定性解釋主要是對(duì)掌子面前方溶洞、裂隙、破碎帶、斷層、結(jié)構(gòu)面等不良地質(zhì)類型及其形態(tài)規(guī)模進(jìn)行判斷。
4雷達(dá)波形特征分析
不同的隧道，由于其巖石差別，其雷達(dá)探測(cè)的時(shí)間剖面差別很大。但各種雷達(dá)圖像的特征也有其規(guī)律可循，只有掌握了各種異常形態(tài)的特征，才能對(duì)各種不同巖性的隧道探測(cè)進(jìn)行正確的判斷，下面根據(jù)廈蓉高速公路貴州境桂黔、肇興隧道的超前預(yù)報(bào)結(jié)果，列出幾種典型的雷達(dá)波形態(tài)特征。
5結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì)兩隧道雷達(dá)波進(jìn)行分析，完整巖體與相對(duì)破碎巖體之間、含水量不等的巖體之間存在較大的電學(xué)性質(zhì)差異，具有良好的地球物理測(cè)試條件。因此，我們?cè)陂_(kāi)挖過(guò)程中采用地質(zhì)雷達(dá)預(yù)報(bào)掌子面前方不良地質(zhì)體和富水帶是可行的。
通過(guò)地質(zhì)雷達(dá)預(yù)報(bào)成果與開(kāi)挖揭露地質(zhì)情況綜合對(duì)比，地質(zhì)雷達(dá)對(duì)巖體中存在的不良地質(zhì)體、地下水及圍巖類別預(yù)報(bào)度較高。該預(yù)報(bào)給施工提供大量的具有指導(dǎo)意義的結(jié)論與建議，減少工程中因圍巖條件變化而帶來(lái)的災(zāi)害性事故。
地質(zhì)雷達(dá)論文:地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)在公路工程檢測(cè)的運(yùn)用
摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，我國(guó)公路建設(shè)事業(yè)發(fā)展迅速，無(wú)論是公路規(guī)模還是公路性能，均得到了長(zhǎng)足的發(fā)展和提高，相應(yīng)提高了對(duì)于公路工程檢測(cè)的實(shí)際要求。傳統(tǒng)模式下，公路工程檢測(cè)主要使用鉆心取樣法完成，受檢測(cè)技術(shù)限制，較難控制檢測(cè)結(jié)果的精度，并且會(huì)對(duì)公路造成不同程度的損害。地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)作為一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，具有檢測(cè)精度高、不損害公路、檢測(cè)迅速等優(yōu)點(diǎn)。筆者從公路工程檢測(cè)入手，就地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用，發(fā)表幾點(diǎn)看法，以供相關(guān)人員參考。
關(guān)鍵詞：地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)；公路工程；工程檢測(cè)；應(yīng)用
1引言
公路工程檢測(cè)在公路建設(shè)發(fā)展中占據(jù)重要地位，尤其表現(xiàn)在公路維護(hù)檢修及公路質(zhì)量檢測(cè)方面，是現(xiàn)代人們出行安全的重要保障技術(shù)之一。公路工程檢測(cè)是一項(xiàng)系統(tǒng)、復(fù)雜的工作，具有較高的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和要求，傳統(tǒng)的鉆心取樣檢測(cè)技術(shù)不僅檢測(cè)精度無(wú)法保障、檢測(cè)周期長(zhǎng)，并且會(huì)損害公路，降低公路的使用性能和安全性能。地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)作為一種新型技術(shù)，有效降低了公路工程檢測(cè)的工作量、縮短了檢測(cè)周期，同時(shí)提高了檢測(cè)精度，避免了對(duì)于公路的損傷。因此，從公路工程檢測(cè)入手，探討地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)的實(shí)際應(yīng)用措施，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
2地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)基本原理概述
地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的基本原理并不復(fù)雜，其主要是借助高頻電磁波在不同電性材料中的差異性脈沖反射表現(xiàn)，完成地質(zhì)情況分析的一種公路工程檢測(cè)技術(shù)。從公路工程檢測(cè)實(shí)踐的角度分析，地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的基本原理如下：首先，工程人員借助相關(guān)檢測(cè)設(shè)備，向公路檢測(cè)段發(fā)射脈沖電磁波。高頻脈沖電磁波在實(shí)際傳播過(guò)程中，會(huì)根據(jù)接觸物體的地質(zhì)電性特性表現(xiàn)出不同的反射特征；隨后，工作人員借助信號(hào)接收儀器，收集接觸物體后返回的高頻脈沖電波，并根據(jù)接收電磁波的形狀、強(qiáng)度、反射時(shí)間等標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)接受信息進(jìn)行初步的處理；，總結(jié)、歸納接收到的高頻脈沖電磁波信息，通過(guò)對(duì)比其傳播過(guò)程中不同的反射波特征，對(duì)工程地下部分的結(jié)構(gòu)層次和潛藏病害情況進(jìn)行判斷。
3地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)存在的誤差因素分析
受多方面因素限制，任何公路工程檢測(cè)技術(shù)都會(huì)存在誤差，工作人員需充分了解誤差的產(chǎn)生原因及影響因素，以科學(xué)加強(qiáng)公路檢測(cè)精度控制，降低誤差在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，從而提高公路工程檢測(cè)的實(shí)施質(zhì)量。就地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)而言，其誤差主要受信號(hào)時(shí)間誤差和公路結(jié)構(gòu)介電常數(shù)標(biāo)定誤差兩方面因素影響。信號(hào)時(shí)間誤差作為地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的主要誤差影響因素，了解其誤差影響的根本原因，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行針對(duì)性的誤差控制調(diào)整，對(duì)于提高地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)整體的檢測(cè)效率及檢測(cè)質(zhì)量，具有重要意義。就地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)而言，反射時(shí)間誤差與地質(zhì)距離判斷有著直接且緊密的聯(lián)系。通常情況下，由檢測(cè)人員完成對(duì)反射時(shí)間的記錄，在人工記錄過(guò)程中難免受人為判斷影響產(chǎn)生誤差，進(jìn)而影響反射時(shí)間記錄的性。為進(jìn)一步提高地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)的實(shí)施精度，在實(shí)際操作過(guò)程中，檢測(cè)人員應(yīng)注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：一，加強(qiáng)時(shí)間零點(diǎn)控制。在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，確保時(shí)間零點(diǎn)的科學(xué)性和性，不僅有利于提高反射時(shí)間記錄的性，同時(shí)方便檢測(cè)人員對(duì)于數(shù)據(jù)的科學(xué)處理。通常情況下，以雷達(dá)反射信號(hào)的實(shí)際觸發(fā)點(diǎn)作為時(shí)間零點(diǎn)進(jìn)行記錄；二，人工時(shí)間記錄過(guò)程中，起始時(shí)間和終止時(shí)間的記錄應(yīng)由同一人完成，以控制降低時(shí)間記錄誤差。
4地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用分析
4.1針對(duì)公路工程路面厚度的檢測(cè)應(yīng)用分析
公路路面厚度作為公路工程質(zhì)量評(píng)定的重要指標(biāo)，其檢測(cè)結(jié)果直接影響著最終的質(zhì)量評(píng)定結(jié)果。目前，我國(guó)公路路面以瀝青路面為主，要求進(jìn)行兩層或三層鋪設(shè)。多層路面鋪設(shè)背景下，底基層路面與基層路面交合處易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，影響公路的正常使用，加強(qiáng)對(duì)路面基層厚度的檢測(cè)具有重要意義。應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行公路路面厚度檢測(cè)，可快速、地獲得公路路面厚度信息，為公路質(zhì)量問(wèn)題判斷和質(zhì)量控制，提供真實(shí)的參考信息。
4.2針對(duì)公路工程質(zhì)量病害的檢測(cè)應(yīng)用分析
公路工程建設(shè)完成投入使用后，會(huì)因行車(chē)磨損、時(shí)間推移等因素影響，出現(xiàn)老化、路面病害等問(wèn)題，影響公路的使用性能和安全性能。針對(duì)公路病害問(wèn)題進(jìn)行相應(yīng)的公路維護(hù)是確保人們出行安全、延長(zhǎng)公路設(shè)施使用壽命的重要保障，在這一過(guò)程中，公路工程檢測(cè)技術(shù)起到重要的病害檢測(cè)作用。以某公路工程為例，由于使用期限過(guò)長(zhǎng)，其出現(xiàn)了基層頂面松散的問(wèn)題，使用地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。
5結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)是一種先進(jìn)的公路工程檢測(cè)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)快速、的公路工程檢測(cè)，且不會(huì)對(duì)公路造成破壞，在公路厚度及病害檢測(cè)中有著較明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。因此，相關(guān)檢測(cè)單位應(yīng)提高對(duì)地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的重視，加強(qiáng)地質(zhì)檢測(cè)誤差控制，提高公路工程檢測(cè)的工作質(zhì)量和工作效率，從而促進(jìn)我國(guó)公路工程檢測(cè)事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
作者：狄建英 單位：溫州市交通工程試驗(yàn)檢測(cè)有限公司
地質(zhì)雷達(dá)論文:地質(zhì)雷達(dá)對(duì)古建筑無(wú)損檢測(cè)的影響
1儀器及測(cè)線布置
采用美國(guó)SIR-20型地質(zhì)雷達(dá)，根據(jù)不同的檢測(cè)深度要求配備270MHZ、100MHZ高頻天線[4]。針對(duì)雞鳴驛古城內(nèi)的地下通道，城墻進(jìn)行探測(cè)，地下通道的檢測(cè)中，測(cè)線垂直通道延伸的方向布設(shè)，城墻的檢測(cè)中，測(cè)線沿城墻走向及垂直城墻走向進(jìn)行探測(cè)。
2測(cè)量參數(shù)
100MHz天線：測(cè)量方式采用連續(xù)測(cè)量，時(shí)窗范圍：150ns（較大探測(cè)深度可達(dá)30m），采樣率：512樣點(diǎn)/掃描，掃描率：32掃描/秒，每2m做一探測(cè)標(biāo)志。270MHz天線：測(cè)量方式采用連續(xù)測(cè)量，時(shí)窗范圍：100ns（較大探測(cè)深度可達(dá)5.0m），采樣率：512樣點(diǎn)/掃描，掃描率：32掃描/秒，每2m做一探測(cè)標(biāo)志，每探測(cè)一條另存為一個(gè)探測(cè)文件。本次探測(cè)工作依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）[5]。
3數(shù)據(jù)處理與分析
通過(guò)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行背景去除、濾波，設(shè)置介電常數(shù)、水平均一化等一系列處理，分析確定地下洞室的位置及深度，橫坐標(biāo)表示探測(cè)的水平距離，縱坐標(biāo)表示距地面的深度。典型地下空洞圖像。由于空氣與土或與石的介電常數(shù)差異較大，所以當(dāng)結(jié)構(gòu)中有明顯的空隙或空洞時(shí)，地質(zhì)雷達(dá)會(huì)有明顯的強(qiáng)反射信號(hào)。從圖2的雷達(dá)圖像上可以看出兩處空洞的位置、深度和大小，（a）處空洞頂距地面約1.5m，最深處距地面約4.5m，空洞高度約2m；（b）處空洞頂距地面約2.0m，最深處距地面約3.5m，空洞高度約2m。
4結(jié)論與建議
地質(zhì)雷達(dá)操作簡(jiǎn)單，精度高，能對(duì)地下空洞、城墻內(nèi)部的裂縫破損進(jìn)行檢測(cè)，工程實(shí)例表明，采用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)古建進(jìn)行勘測(cè)是比較和可行的，探測(cè)效果較好，對(duì)古建的評(píng)估和加固提供了有力的支持。但是，地質(zhì)雷達(dá)還存在一定局限性，隨著探測(cè)深度的增大，探測(cè)精度降低，進(jìn)一步影響到探測(cè)質(zhì)量，有時(shí)會(huì)造成誤判，因此建議在古建探測(cè)中，地質(zhì)雷達(dá)、地震面波等多種無(wú)損檢測(cè)方式并用，能取得較好的探測(cè)效果。
作者：孫建超 單位：陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院
地質(zhì)雷達(dá)論文:地質(zhì)雷達(dá)在地下管線探測(cè)中的應(yīng)用
【摘要】掌握城市地下管線的分布、走向和埋深等信息具有重要的意義，但是使用傳統(tǒng)金屬管線探測(cè)儀無(wú)法滿足探測(cè)要求。本文在簡(jiǎn)要介紹地質(zhì)雷達(dá)的工作原理后，結(jié)合實(shí)際工程實(shí)例說(shuō)明了地質(zhì)雷達(dá)在地下管線探測(cè)中的作用。
【關(guān)鍵字】地質(zhì)雷達(dá) ； 地下管線 ； 探測(cè) ； 應(yīng)用；
引言
城市地下管線是現(xiàn)代城市的主要傳導(dǎo)設(shè)備、重要的基礎(chǔ)設(shè)施，擔(dān)負(fù)著信息傳輸、能源輸送等工作，而地下管線屬于隱蔽性工程，我國(guó)現(xiàn)有的地下各類管線資料殘缺不全，精度不夠，給建設(shè)施工造成很大的不便。由于大量非金屬管線的廣泛應(yīng)用，使用傳統(tǒng)金屬管線探測(cè)儀無(wú)法滿足探測(cè)要求，因此對(duì)于非金屬管線和較深管線來(lái)說(shuō)地質(zhì)雷達(dá)的作用就更加重大。
一、地質(zhì)雷達(dá)工作原理
地質(zhì)雷達(dá)利用超高頻電磁波探測(cè)地下介質(zhì)分布，工作原理是：發(fā)射天線以寬頻帶短脈沖形式向地下發(fā)射電磁波，地下介質(zhì)將一部分電磁波反射回地面，并被接收天線所接收，地質(zhì)雷達(dá)所接收的信號(hào)就是地下介質(zhì)所反射回來(lái)的電磁波信號(hào)，當(dāng)遇到電性差異較大的界面或目的體時(shí)通常產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁波信號(hào)，通過(guò)分析反射電磁波信號(hào)的能量、頻率等參數(shù)，就可以區(qū)分地下有電磁差異的目標(biāo)體。
圖1 地質(zhì)雷達(dá)工作原理示意圖
圖2 地質(zhì)雷達(dá)記錄的回波曲線
電磁波的傳播取決于物體的電性，物體的電性中有電導(dǎo)率μ和介電常數(shù)ε，前者主要影響電磁波的穿透（探測(cè)）深度，后者決定電磁波在該物體中的傳播速度，因此，所謂電性介面也就是電磁波傳播的速度介面。不同的地質(zhì)體（物體）具有不同的電性，因此，在不同電性的地質(zhì)體的分界面上，都會(huì)形成電性介面，雷達(dá)信號(hào)傳播到電性介面時(shí)產(chǎn)生反射信號(hào)返回地面，通過(guò)接收反射信號(hào)到達(dá)地面的時(shí)間就可以推測(cè)地下介質(zhì)的變化情況。
地質(zhì)雷達(dá)在勘查中的基本參數(shù)描述如下：
1）.電磁脈沖波旅行時(shí)
式中：z-勘查目標(biāo)體的埋深； x-發(fā)射、接收天線的距離；v-電磁波在介質(zhì)中的傳播速度。
2）.電磁波在介質(zhì)中的傳播速度
式中 c―電磁波在真空中的傳播速度（0.3m/ns）； ―介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)， ―介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率（一般 ）。
3）.電磁波的反射系數(shù)
電磁波在介質(zhì)傳播過(guò)程中，當(dāng)遇到相對(duì)介電常數(shù)明顯變化的地質(zhì)現(xiàn)象時(shí)，電磁波將產(chǎn)生反射及透射現(xiàn)象，其反射和透射能量的分配主要與異常變化界面的電磁波反射系數(shù)有關(guān)：
式中，r ― 界面電磁波反射系數(shù)； ―及時(shí)層介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)； ―第二層介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。
4）.地質(zhì)雷達(dá)記錄時(shí)間和勘查深度的關(guān)系
式中z ― 勘查目標(biāo)體的深度；t ― 雷達(dá)記錄時(shí)間。
二、數(shù)據(jù)處理與圖像分析
（1）雷達(dá)數(shù)據(jù)的采集是分析解釋的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)處理則是提高信噪比，將異常突出化的過(guò)程。將野外采集的地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)中，應(yīng)用配套地質(zhì)雷達(dá)處理軟件進(jìn)行處理。
預(yù)處理，即標(biāo)點(diǎn)的編輯、文件頭參數(shù)設(shè)定及距離均一化，進(jìn)行標(biāo)點(diǎn)的編輯主要是將漏打的標(biāo)點(diǎn)補(bǔ)上，多余的刪除，使隧洞內(nèi)所標(biāo)樁號(hào)與雷達(dá)圖像上的標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)起來(lái)，在此基礎(chǔ)上編輯文件頭，設(shè)定適當(dāng)?shù)膮?shù)，并進(jìn)行距離均一化。
經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，便可進(jìn)行濾波、反褶積等處理，由于雷達(dá)接收到的電磁波頻率范圍較寬，有一部分高頻和低頻的干擾波，因此必須根據(jù)天線的中心頻率確定濾波通道，進(jìn)行濾波處理；反褶積主要是壓制強(qiáng)反射體等的多次反射，從而達(dá)到突出有效信息，壓制干擾波的目的，得到異常較明顯的雷達(dá)圖像。
（2）地質(zhì)雷達(dá)圖像的分析有定性和定量?jī)煞N，定性分析主要是從彩圖及波形圖對(duì)探測(cè)范圍內(nèi)的異常體進(jìn)行判定，確定異常體的屬性，定量分析主要是用于對(duì)目的體的埋深、規(guī)模大小等的確定。
異常體深度的確定主要依賴于電磁波在介質(zhì)中的傳播速度的確定。根據(jù)實(shí)測(cè)雷達(dá)圖像確定電磁波雙程走時(shí)；電磁波速度則是根據(jù)電磁波在介質(zhì)中的介電常數(shù)ε來(lái)確定，從而計(jì)算出目的體的位置。
對(duì)探測(cè)體進(jìn)行雷達(dá)掃描，形成基本的波形圖像，根據(jù)電磁波波形、振幅大小及電磁波同相軸連續(xù)性的好壞來(lái)判斷探測(cè)體內(nèi)是否存在缺陷。如果被探體內(nèi)有空洞、不密實(shí)等不均勻體存在，就會(huì)在雷達(dá)圖像上出現(xiàn)強(qiáng)反射異常，主要表現(xiàn)為反射能量強(qiáng)，同相軸連續(xù)性較差等特點(diǎn)。
三、 在四川某工地的應(yīng)用情況
作者在本文例舉了某工區(qū)地下污水管道地下地球物理勘探工作，使用了地質(zhì)雷達(dá)對(duì)擬建場(chǎng)地進(jìn)行了高頻電磁法物探工作。本次勘察工作的目的是對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)的電力、電信、給水、排水、燃?xì)狻崃Α⒐I(yè)、不明管道管線進(jìn)行普查工作，查明其在地表的平面位置、埋深、走向、性質(zhì)等屬性，為工程地質(zhì)評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
圖3非金屬管道探測(cè)圖
非金屬管線一般為混凝土管、塑料管等 ，其導(dǎo)電性差，而道路下土層中通常含地下水，因此地下土層的電導(dǎo)率相對(duì)非金屬要明顯低，當(dāng)遇到發(fā)射波時(shí)，非金屬管線也會(huì)產(chǎn)生明顯的反射波，不過(guò)一般情況下，其反射波強(qiáng)度要比金屬管線弱，在深度1.6米位置處，有明顯的雙曲線出現(xiàn)，連續(xù)性較好，埋深較深，管線較粗，弧形特征較為明顯，推測(cè)為雨水管管線，這也是區(qū)分金屬管非金屬管的一個(gè)參數(shù)。
圖4金屬管道探測(cè)圖
由于金屬管線的電性（介電常數(shù)及電導(dǎo)率）與道路下土層的電性存在較大差異，因此管線頂部的反射波信號(hào)較強(qiáng)，上水管、煤氣管均為金屬管線，雷達(dá)波圖像表現(xiàn)為“白色”，表示反射信號(hào)強(qiáng)。此外，由于管徑較大，所以“弧形”寬度較寬。在深度約1米位置處，有明顯的弧度，并延伸至深部，經(jīng)過(guò)勘察與實(shí)際情況一致，推測(cè)為主上水管道。
四、 結(jié)論
地質(zhì)雷達(dá)可以探測(cè)地下管線，并且可以彌補(bǔ)管線探測(cè)儀只能探測(cè)金屬管線的不足，因此地質(zhì)雷達(dá)在管線探測(cè)中可以發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，但施工場(chǎng)地和地下地質(zhì)條件比較復(fù)雜，解釋中要綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，遵循從已知到未知，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，相對(duì)復(fù)雜條件下宜采用多種物探方法的原則。
作者簡(jiǎn)介：杜偉（1983―），女，從事地球物理勘查工作
地質(zhì)雷達(dá)論文:地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)在公路工程檢測(cè)中的應(yīng)用實(shí)踐分析
【摘要】現(xiàn)今我國(guó)公路道路的建設(shè)逐漸發(fā)展，并在規(guī)模上和投資成本上呈現(xiàn)逐漸擴(kuò)大的形式，因此公路的路面的好壞將直接影響公路的整體運(yùn)行質(zhì)量，同樣的公路投入運(yùn)營(yíng)的使用質(zhì)量將直接影響投資建設(shè)的效益和公路形象。因此對(duì)公路工程的運(yùn)營(yíng)質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)已經(jīng)成為了公路維護(hù)的重要環(huán)節(jié)。因此隨著公路檢測(cè)的難度加大以及重要性的發(fā)展，新型的雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展，它可以彌補(bǔ)過(guò)去隨機(jī)測(cè)點(diǎn)方法在速度上和密度上的不足，實(shí)現(xiàn)公路檢測(cè)的信息化和科學(xué)化，因此本文首先對(duì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行概述，然后分析雷達(dá)檢測(cè)的工作原理，然后通過(guò)某工程實(shí)例，來(lái)探討雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)在我國(guó)公路工程檢測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】雷達(dá)檢測(cè)；公路工程；應(yīng)用實(shí)踐
雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)在公路檢測(cè)中的應(yīng)用是指在不損害路面的情況下就可以對(duì)路面的結(jié)構(gòu)層進(jìn)行合理的、的掌握因此具有檢測(cè)速度快，檢測(cè)合理的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，我國(guó)傳統(tǒng)公路路面的檢測(cè)都是通過(guò)鉆芯取樣的方法，來(lái)檢測(cè)路面的實(shí)際厚度，因此會(huì)對(duì)公路的路面產(chǎn)生損壞，因此雷達(dá)檢測(cè)的技術(shù)在今后的公路檢測(cè)技術(shù)發(fā)展中將得到更廣泛的運(yùn)用。
一、雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)
雷達(dá)的檢測(cè)應(yīng)用主要是通過(guò)超高頻的脈沖電磁波來(lái)有效的探測(cè)地下的整體介質(zhì)分布的一種物理檢測(cè)手段。現(xiàn)今雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用的范圍愈加的廣泛，如建筑工程的地質(zhì)探測(cè)、礦井探測(cè)以及公路路面厚度檢測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域，這與它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)是分不開(kāi)的，其中具體的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)有：（1）可以對(duì)路面進(jìn)行無(wú)損性的探測(cè)，雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)在公路路面的檢測(cè)中可以不進(jìn)行損毀就可以進(jìn)行連續(xù)的探測(cè)，因此省去了后面修補(bǔ)路面的成本和勞力，從而節(jié)約大量的成本和勞動(dòng)時(shí)間。（2）檢測(cè)效率高，雷達(dá)探測(cè)器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和應(yīng)用成像的全過(guò)程，并且整個(gè)過(guò)程儀器操作較為簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)采集迅速，并且在車(chē)輛實(shí)際運(yùn)行的狀況下也能進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)的速度達(dá)到80km/h。（3）檢測(cè)的精度高，同其它檢測(cè)方法相比，探測(cè)雷達(dá)的實(shí)際分辨率可以達(dá)到厘米的等級(jí)，并且探測(cè)深度的符合率通常都小于5cm，因此探測(cè)的精度較高。（4）探測(cè)頻帶較寬，雷達(dá)探測(cè)器的無(wú)載頻脈沖類型，可以擁有寬度較高的頻帶，因此可以通過(guò)信息處理技術(shù)的應(yīng)用來(lái)提高公路檢測(cè)的探測(cè)能力和信號(hào)的分辨效率。（5）較強(qiáng)的抗干擾能力，雷達(dá)中設(shè)有屏蔽天線，因此可以只接受地面探測(cè)的信號(hào)，避開(kāi)其它電磁波的影響，因此具有較強(qiáng)的抗干擾能力。
二、地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)工作原理和依據(jù)
（一）地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)工作原理
地質(zhì)雷達(dá)的檢測(cè)主要是通過(guò)雷達(dá)探測(cè)器向地下目標(biāo)發(fā)著脈沖式的高頻電磁波來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)電磁波到達(dá)路面之后會(huì)根據(jù)不同的電性目標(biāo)和介質(zhì)，發(fā)散出不同散射和反射的現(xiàn)象。主要是指反射或散射出來(lái)的波頻和波長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)明顯的差異，當(dāng)電磁波到達(dá)地面后，地面反射的波頻就會(huì)通過(guò)天線然后傳輸?shù)筋l率接收儀器上，然后就會(huì)通過(guò)觀測(cè)屏幕將檢測(cè)圖像具體的顯示出來(lái)，然后路面的檢測(cè)人員就可以根據(jù)圖像的特征來(lái)分析路面運(yùn)行的質(zhì)量好壞，并可以迅速的采取相應(yīng)的促使進(jìn)行路面維護(hù)和補(bǔ)救。例如：當(dāng)路面發(fā)生脫空的情況時(shí)，雷達(dá)探測(cè)器發(fā)射的電磁波遇到地下的脫空狀態(tài)會(huì)反射出兩條反射波，然后根據(jù)具體的工作原理，檢測(cè)人員就可以實(shí)際的了解到路面是否發(fā)生脫空的現(xiàn)象，具體的路面脫空雷達(dá)檢測(cè)原理我們可以從圖一中形象的來(lái)看[1]：
圖一：地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)路面脫空原理圖
（二）地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)工作依據(jù)
地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)最為明顯的特征就是對(duì)路面的無(wú)損檢測(cè)，由于探測(cè)深度較小，數(shù)據(jù)的分辨率較高，公路檢測(cè)目標(biāo)周?chē)嬖陔娦圆睿?dāng)差值越小，反射的系數(shù)就越小，差值越大，反射的系數(shù)也就越大。因此我們可以根據(jù)路面的結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行分析，通常情況下路面分為表面層，由水泥混凝土或者瀝青改性材料修筑。基層和路基層，由水泥混凝土、穩(wěn)定性碎石或者石灰的穩(wěn)定材料等修筑。可以根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)確定各種材料的電性參數(shù)，公路表面層水泥混凝土電性參數(shù)為3-5，瀝青改性材料為5-10。基層的電性參數(shù)通常情況下要不小于8。所以根據(jù)不同介質(zhì)的電性參數(shù)可以為雷達(dá)檢測(cè)提供良好的檢測(cè)依據(jù)。
三、地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用
我們主要通過(guò)對(duì)某個(gè)發(fā)生路面損毀的公路進(jìn)行雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用探析，運(yùn)用CSSI SIR-20的地質(zhì)探測(cè)雷達(dá)來(lái)具體的闡述檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。
1.路面厚度的檢測(cè)分析
通常情況下公路建設(shè)為了成本的節(jié)約，會(huì)減少公路路面的攤鋪厚度來(lái)獲得利潤(rùn)的增加，所以現(xiàn)在對(duì)公路的檢測(cè)中路面厚度的檢測(cè)指標(biāo)已經(jīng)成為了路面質(zhì)量的重要標(biāo)志。我們對(duì)某公路路面的檢測(cè)設(shè)立IG形式的空氣耦合天線，然后數(shù)據(jù)的采集點(diǎn)的距離為每米1點(diǎn)，然后通過(guò)雷達(dá)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)完成后，選取70米的公路剖面長(zhǎng)度進(jìn)行取芯試樣，總共設(shè)立3個(gè)取芯點(diǎn)，對(duì)及時(shí)個(gè)取芯路面厚度和雷達(dá)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行選取，然后根據(jù)雷達(dá)檢測(cè)的具體時(shí)間來(lái)確定第二個(gè)和第三個(gè)取芯點(diǎn)的路面厚度，檢測(cè)的結(jié)果說(shuō)明，雷達(dá)檢測(cè)的第二個(gè)和第三個(gè)孔位的厚度與實(shí)際鉆芯取樣的厚度的誤差較小分別小于1.2毫米和負(fù)1.6毫米。所以地質(zhì)雷達(dá)的檢測(cè)數(shù)據(jù)和精度的滿足相關(guān)的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)。具體的對(duì)比表如表一所示：
表一：取芯厚度與雷達(dá)測(cè)定厚度對(duì)比表
2.公路路面病害的檢測(cè)
某公路建設(shè)后，在長(zhǎng)時(shí)間通車(chē)負(fù)荷的情況下發(fā)生了許多病害，我們可以利用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)有效的檢測(cè)路面病害的類型，然后采取合理的措施進(jìn)行維護(hù)。首先運(yùn)用具有400米的屏蔽天線的探測(cè)雷達(dá)對(duì)公路的病害進(jìn)行檢測(cè)，該公路的路面結(jié)構(gòu)為瀝青表層、水凝混凝土的底板和基層，然后進(jìn)行分層探測(cè)，從雷達(dá)檢測(cè)的圖像進(jìn)行分析，該路段存在的主要病害類型有許多種，我們對(duì)其病害產(chǎn)生的原因和防護(hù)進(jìn)行分析：（1）基層的頂面較松散，主要是由于路面的施工時(shí)基層的材料配比不達(dá)標(biāo)，路面的壓實(shí)度不強(qiáng)，通車(chē)后長(zhǎng)期受到雨水的侵蝕和車(chē)輛負(fù)荷的壓力等就會(huì)造成這種病害的發(fā)生。在雷達(dá)的圖像上這一類型的病害特征是路面基層的頂面起伏比較大，然后整體呈現(xiàn)松散的狀況。（2）路面基層發(fā)生沉降病害，使結(jié)構(gòu)層整體滑移，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是路面長(zhǎng)期受到超載車(chē)輛負(fù)荷壓力，或者公路在前期建設(shè)中基層結(jié)構(gòu)不夠密實(shí)。雷達(dá)成像的特點(diǎn)路面的剖面圖呈現(xiàn)不平穩(wěn)的下降趨勢(shì)。（3）路基沉陷的病害發(fā)生，路基坍塌與路面建設(shè)不規(guī)范有關(guān)，會(huì)造成公路的局部段發(fā)生沉陷的現(xiàn)象。雷達(dá)檢測(cè)圖像顯示基層發(fā)生塌落，頂面的起伏比較大[2]。
結(jié)語(yǔ)
隨著我國(guó)公路建設(shè)的不斷發(fā)展，地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)在公路工程的檢測(cè)的應(yīng)用中將會(huì)更加廣泛，運(yùn)用雷達(dá)探測(cè)儀進(jìn)行公路工程的路面檢測(cè)，不僅具有超高的檢測(cè)精度和檢測(cè)速度，同時(shí)還能較大限度的減少檢測(cè)成本的應(yīng)用解放勞動(dòng)力，所以在未來(lái)的不斷發(fā)展中，地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)在公路檢測(cè)中將會(huì)進(jìn)一步完善，為我國(guó)公路的合理建設(shè)和運(yùn)營(yíng)提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。
地質(zhì)雷達(dá)論文:地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)鐵路擋墻注漿加固效果
【摘要】采用地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)方法對(duì)鐵路擋墻病害情況進(jìn)行檢測(cè)，為確定整治處理方案提供依據(jù)；注漿整治后，對(duì)加固處理效果進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)注漿前后的雷達(dá)檢測(cè)圖像對(duì)比分析，評(píng)價(jià)加固處理效果，經(jīng)實(shí)例驗(yàn)證，該方法可快捷、有效的對(duì)擋墻加固效果進(jìn)行整體綜合評(píng)判，應(yīng)用效果良好，能夠?yàn)橐院笸惞こ痰臋z測(cè)提供參考。
【關(guān)鍵詞】地質(zhì)雷達(dá)；注漿效果檢測(cè)；鐵路擋墻
前言
鐵路擋墻病害威脅到線路行車(chē)安全，注漿充填是近年來(lái)應(yīng)用較多的一種擋墻病害處理方案，通過(guò)在擋墻表面鉆孔，利用注漿管將水泥漿液注入擋墻背后松散、脫空部位。由于注漿處理屬于隱蔽工程，擋墻松散、脫空部位在注漿治理后，其漿液位置具有較大的不確定性，難以通過(guò)傳統(tǒng)的取樣、密實(shí)度等方法進(jìn)行注漿加固效果檢測(cè)。
地質(zhì)雷達(dá)法作為便捷、高精度的探測(cè)手段，在工程病害探測(cè)和加固效果檢測(cè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文以滬寧城際鐵路某擋墻注漿加固效果檢測(cè)為實(shí)例，在整治處理前，對(duì)鐵路擋墻病害情況進(jìn)行檢測(cè)，為確定整治處理方案提供依據(jù)；在整治處理后，對(duì)注漿加固處理效果進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)注漿前后的雷達(dá)檢測(cè)圖像對(duì)比分析，評(píng)價(jià)加固處理效果，以期為地質(zhì)雷達(dá)的拓展應(yīng)用提供參考。
1 地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)原理
地質(zhì)雷達(dá)是一種利用電磁波對(duì)地下的或物體內(nèi)不可見(jiàn)的目標(biāo)體或界面進(jìn)行定位的電磁技術(shù)。其工作原理就是利用高頻電磁波（主頻從數(shù)兆至上千兆赫）以寬頻帶短脈沖的形式，由地表通過(guò)發(fā)射天線向地下發(fā)射電磁波，由接收天線接收電磁波，當(dāng)電磁波在地下旅行時(shí)，遇到具有電性差異的介質(zhì)時(shí)（如空洞、分界面等），電磁波反射回地面由接收天線接收，根據(jù)電磁波的旅行時(shí)間、波形特征可以確定地下介質(zhì)（目標(biāo)體）的空間位置、幾何形態(tài)（圖1）。
當(dāng)介質(zhì)間的電磁特性差異越大， 其介質(zhì)間的界面越易識(shí)別（物體的電磁特性主要由相對(duì)介電常數(shù) 和電導(dǎo)率L決定）。由于鐵路擋墻混凝土墻體與墻后土體、局部空洞之間存在明顯的物性差異，給地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)擋墻病害提供了地球物理勘探前提條件。
注漿處理前，由于擋墻背后填充物存在松散、不密實(shí)及空洞情況，地質(zhì)雷達(dá)的反射波組比較雜亂，同相軸不連續(xù)，電磁波的能量消耗小，振幅較強(qiáng)；注漿處理后，由于漿體充填了擋墻背后填充物中的空隙，與原有填充物有效膠結(jié)在一起，雷達(dá)反射波組平直，同相軸較連續(xù)，能量消耗大，注漿前存在的脫空、不密實(shí)異常區(qū)域信號(hào)幅度變?nèi)酰煌ㄟ^(guò)對(duì)比上述特征，可以評(píng)價(jià)注漿加固效果。
2 工程實(shí)例
2.1 工程概況
滬寧城際鐵路某中橋底部存在地方泵站，為防止泵站抽排水引起粉土層的進(jìn)一步流失，消除安全隱患，根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)特征，結(jié)合既有工程及施工條件等因素，采用導(dǎo)管注漿等措施進(jìn)行基底注漿處理。擋墻范圍內(nèi)采用小導(dǎo)管進(jìn)行注漿，并于擋墻端部墻壁上設(shè)3排導(dǎo)管孔。小導(dǎo)管按正方形布設(shè)，孔間距2.2～3.1m，孔深4.6～5.2m。
2.2現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作
（1）檢測(cè)測(cè)線布置
擋墻注漿加固效果檢測(cè)沿?fù)鯄?～4m高度共布置三條橫測(cè)線（圖2），注漿前后分別檢測(cè)一次，方便對(duì)比分析。
（2）采集參數(shù)確定
根據(jù)分辨率和深度要求，采用250MHz天線，連續(xù)采集數(shù)據(jù)模式，每秒掃描100道，采樣長(zhǎng)度60ns，每道采樣點(diǎn)數(shù)1024。
2.3 檢測(cè)數(shù)據(jù)解釋
（1）注漿前擋墻病害探測(cè)
以Ⅰ測(cè)線為例，對(duì)注漿前擋墻病害探測(cè)情況進(jìn)行分析。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查，同時(shí)結(jié)合地質(zhì)雷達(dá)資料分析，線路中心左6.3m～左11m、右7.5m～右11.2m反射信號(hào)強(qiáng)，三振相明顯，推測(cè)擋墻背墻體后存在脫空現(xiàn)象；線路中心左4.8m～右4.8m、右12.8m～右15.2m雷達(dá)反射信號(hào)同相軸呈繞射弧形，且不連續(xù)、較分散，推測(cè)擋墻墻體背后填充松散、不密實(shí)（圖3）。
（2）擋墻注漿加固效果評(píng)價(jià)
評(píng)價(jià)方法：①對(duì)比加固前后雷達(dá)反射波組同相軸連續(xù)性；②對(duì)比加固前后同一異常的振幅變化。
評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：①反射波組同相軸平直、連續(xù)，且相對(duì)均勻；②脫空、不密實(shí)異常區(qū)域信號(hào)幅度變?nèi)酰灰陨咸卣饔幸粋€(gè)出現(xiàn)或同時(shí)出現(xiàn)，可認(rèn)為加固有一定效果。
從圖4可以看出，經(jīng)注漿加固處理后，Ⅰ測(cè)線雷達(dá)同相軸較連續(xù)，且相對(duì)較均勻，注漿前存在的脫空、松散、不密實(shí)異常區(qū)域信號(hào)幅度變?nèi)酰f(shuō)明經(jīng)注漿處理后，擋墻墻體背后漿體充填均勻，注漿空洞和軟弱松散等不均勻體有效固結(jié)為一個(gè)整體，背后填充情況得到改善，加固效果良好。
3結(jié)論
地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)對(duì)介質(zhì)的電性特征變化有良好的敏感性，對(duì)注漿前后的電性差異有直觀的反映，可用于表征介質(zhì)的連續(xù)性，是探測(cè)介質(zhì)結(jié)構(gòu)和分布特征的有效手段。通過(guò)對(duì)比分析加固前后地質(zhì)雷達(dá)反射波組同相軸連續(xù)性和同一異常的振幅變化，可以有效地對(duì)擋墻注漿加固效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)地質(zhì)雷達(dá)在本次擋墻注漿加固效果檢測(cè)中的應(yīng)用，為以后同類工程注漿加固處理質(zhì)量控制提供了參考。
地質(zhì)雷達(dá)論文:地質(zhì)雷達(dá)在基巖地區(qū)勘測(cè)中的應(yīng)用
[摘要]因粘土顆粒本身帶電荷，其電導(dǎo)率較砂土或基巖等明顯較高，隨著深度的加深，雷達(dá)信號(hào)衰減較大。本文通過(guò)地質(zhì)雷達(dá)在天津薊縣山區(qū)勘測(cè)中的應(yīng)用分析，表明地質(zhì)雷達(dá)采用128道疊加可以較為有效的克服粘性土對(duì)雷達(dá)信號(hào)的衰減作用，進(jìn)而測(cè)定天津山區(qū)基巖埋深，劃分松散沉積層序。
[關(guān)鍵詞]地質(zhì)雷達(dá) 粘性土 電導(dǎo)率 基巖面
1前言
隨著工程建筑、公路建設(shè)等行業(yè)的迅猛發(fā)展，原有的應(yīng)用鉆孔取芯或開(kāi)挖抽樣的質(zhì)量檢測(cè)方法不僅效率低、代表性差，而且對(duì)原有建筑有破壞，應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)可謂是一種無(wú)損、快速、簡(jiǎn)便、直觀、有效的方法[1]。本文結(jié)合實(shí)際工程，通過(guò)鉆孔取芯與雷達(dá)測(cè)試相結(jié)合的方法，對(duì)地質(zhì)雷達(dá)在山區(qū)基巖埋深的測(cè)定作了一個(gè)系統(tǒng)的分析，重點(diǎn)分析了不同情況下的雷達(dá)波形及雷達(dá)測(cè)試過(guò)程中存在的實(shí)際問(wèn)題。
2雷達(dá)波速的工作原理及地下介質(zhì)傳播的影響因素
2.1雷達(dá)波速的工作原理
地質(zhì)雷達(dá)利用高頻電磁波以寬頻帶短脈沖形式，通過(guò)天線T送入地下，經(jīng)地下地層或目的體反射后返回地面，為另24小時(shí)線R所接收（圖1）。脈沖波行程需時(shí)
當(dāng)?shù)叵陆橘|(zhì)中的波速v為已知時(shí)，可根據(jù)測(cè)到的的t值（ns，1ns=lO-9s）。由上式求出反射體的深度（m）。式中x（m）值在剖面探測(cè)中是固定的：v值（m/ns）可以用寬角方式直接測(cè)量，也可以根據(jù) 近似算出（當(dāng)介質(zhì)的導(dǎo)電率很低時(shí)）[2]，其中c為光速（c=0.3m/ns），ε為地下介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)值，后者可利用現(xiàn)成數(shù)據(jù)或測(cè)定獲得。
2.2雷達(dá)波在地下介質(zhì)傳播的影響因素
影響雷達(dá)波在地下介質(zhì)中傳播的電性參數(shù)包括介電常數(shù)、電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率等。在地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行介質(zhì)的探測(cè)中，決定電磁波場(chǎng)波速度的主要因素是介電常數(shù)。電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率的影響一般只考慮對(duì)電磁波的損耗和衰減。
主要礦物的相對(duì)介電常數(shù)示于表1[3]。
3工程實(shí)例
本次擬建工程區(qū)上部覆蓋層主要由上部人工填土、第四系全新統(tǒng)陸相沖洪積層粘土、上更新統(tǒng)坡洪積層粉質(zhì)粘土為主，其下為中上元古界薊縣系霧迷山組第五段灰～白色泥晶砂屑白云巖和灰色含硅鎂質(zhì)、條帶粉晶白云巖。其125號(hào)孔至127號(hào)孔間剖面采用100MHz屏蔽天線，8道疊加的相應(yīng)雷達(dá)能量圖。
通過(guò)鉆探驗(yàn)證，在左側(cè)起始125號(hào)孔一側(cè)基巖面埋深約1.50
m，從雷達(dá)圖中可以看出該深度處同向軸分叉、中斷，波形振幅較強(qiáng)，且基巖處同向軸有一定傾斜，雷達(dá)圖與鉆孔對(duì)應(yīng)較好；但在右端127號(hào)孔一側(cè)基巖揭示基巖埋深約7.00m，而雷達(dá)圖上電磁信號(hào)上部以均勻的中低頻信號(hào)為主，下部信號(hào)雜亂，同相軸不連續(xù)，且振幅較弱，與鉆孔對(duì)應(yīng)較差。推測(cè)因粘性土對(duì)電磁信號(hào)屏蔽作用較強(qiáng)，在粘性土厚度較大時(shí)，其探測(cè)效果不能滿足要求。為驗(yàn)證上述結(jié)論，又在144號(hào)孔至103號(hào)孔間采用地質(zhì)雷達(dá)采用同樣參數(shù)進(jìn)行探測(cè)，其能量堆積圖。
經(jīng)鉆孔驗(yàn)證，在144號(hào)孔至103號(hào)孔之間基巖面埋深普遍在6.00～7.00m左右，而在雷達(dá)能量堆積圖上信號(hào)以均勻的中低頻信號(hào)為主，信號(hào)振幅較強(qiáng)，且有多次震蕩，在探測(cè)深度6.00～7.00m段，雷達(dá)信號(hào)振幅較弱，同相軸時(shí)斷時(shí)續(xù)，無(wú)可以識(shí)別的標(biāo)識(shí)。而在103號(hào)孔一側(cè)尚有回填土坑，坑底埋深約3.50m，從雷達(dá)能量圖上看在距離144號(hào)孔72m處，雷達(dá)參考深度約4.00m處，雷達(dá)同相軸分叉，且以上同相軸有所傾斜，推測(cè)為填土分界面，這與調(diào)查的情況相符。通過(guò)上述試驗(yàn)，表明雷達(dá)能量信號(hào)在較厚粘性土層中衰減較大，雷達(dá)信號(hào)采用常規(guī)的8道疊加對(duì)于場(chǎng)地不適用。
為解決粘性土中衰減較大的問(wèn)題，以便探測(cè)巖層覆蓋層厚度問(wèn)題，將探測(cè)時(shí)雷達(dá)能量疊加道數(shù)從8道加大到128道，其雷達(dá)能量圖。
從圖4可以看出可看出，將雷達(dá)的掃描道數(shù)從常規(guī)的8道加大至128道，信號(hào)效果明顯提升，在探測(cè)深度6.00m以上同相軸連續(xù)有規(guī)律，波形均一，有多次震蕩，推測(cè)為第四系全新統(tǒng)陸相沖洪積層粘土，在探測(cè)深度6.00至9.00m之間同相軸較為連續(xù)，略有起伏，推測(cè)為上更新統(tǒng)坡洪積層粉質(zhì)粘土，在9.00～10.00m以下，信號(hào)微弱，振幅較低，頻率變化較小，推測(cè)為中上元古界薊縣系霧迷山組第五段白云巖，圖中粘性土層及基巖面分界清楚，識(shí)別效果較理想。經(jīng)鉆孔驗(yàn)證，與實(shí)際地層相符。
4結(jié)論
（1）對(duì)于基巖埋藏較淺的情況，地質(zhì)雷達(dá)信號(hào)采用8道疊加識(shí)別效果就可滿足要求，當(dāng)對(duì)于基巖界面較深的情況，需從常規(guī)8道疊加增大到128道，才可取得較為滿意的效果。
（2）因?yàn)檎惩令w粒本身帶有電荷，其電導(dǎo)率較粉土顆粒、砂土顆粒及基巖等明顯較高，因其含量的不同，不同的粘性土電導(dǎo)率差異也較大。在粘性土中，隨著深度的加深，其有效信號(hào)衰減較大，而高頻噪聲信號(hào)較強(qiáng)，采用8道疊加有時(shí)很難分辨其出來(lái)，同時(shí)亦可考慮低頻率天線等在此等環(huán)境下衰減較小的天線，對(duì)粘土層也能取得較好的效果。
（3）因覆蓋土層中的碎石，不規(guī)則的基巖面、巖石裂隙、以及風(fēng)化層的存在使得在雷達(dá)記錄中土及基巖界面的識(shí)別亦變得困難。
地質(zhì)雷達(dá)論文:地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)物探技術(shù)分析
【摘要】本文受北京西亞建筑市政工程有限責(zé)任公司委托，我單位于2011年9月20日對(duì)唐家?guī)X舊村改造項(xiàng)目外部電力管線友誼路區(qū)（土井村二街―鄧莊南路）電力隧道工程進(jìn)行了地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)，其檢測(cè)目的為檢測(cè)管道圍土是否存在因施工等因素造成的空洞、擾動(dòng)和松散區(qū)域，確定異常區(qū)的位置、大小、深度、松散程度等參數(shù)，并對(duì)異常區(qū)提出是否需要進(jìn)行處理的建議。另外需要對(duì)隧道初襯每榀鋼筋間距和隧道一襯結(jié)構(gòu)厚度進(jìn)行檢測(cè)。
一、工程概況
工程場(chǎng)地位于北京市海淀區(qū)友誼路沿線。隧道規(guī)格為2m*2.3m，拱頂位于地下約6m左右，下部地層主要為中粗砂土質(zhì)，上部地層主要為粉質(zhì)粘土，土層穩(wěn)定，可塑性強(qiáng)。地下水位較底，隧道內(nèi)部較干燥，未見(jiàn)明顯滲水滴水現(xiàn)象。隧道全長(zhǎng)80m，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況共布設(shè)測(cè)線5條（圖1），測(cè)線總長(zhǎng)度約400m。
二、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)
1.儀器設(shè)備
作為目前的、能做連續(xù)測(cè)量的工程物探檢測(cè)儀器，探地雷達(dá)具有非破壞性、分辨率高、檢測(cè)速度快的優(yōu)點(diǎn)，在檢測(cè)中視為好的方法之一。本次檢測(cè)采用了意大利產(chǎn)RIS-K2型雙通道主機(jī)雷達(dá)、專用筆記本電腦、1600MHz天線和600MHz天線，探測(cè)深度分別為3m和1m。
2.地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)方法原理
探地雷達(dá)由一體化主機(jī)、天線及配套軟件等部分組成，根據(jù)電磁波在有耗介質(zhì)中的傳播特性，地質(zhì)雷達(dá)以寬頻帶短脈沖的形式向介質(zhì)內(nèi)發(fā)射高頻電磁波（幾MHz-幾GHz），當(dāng)其遇到不均勻體（界面）時(shí)會(huì)反射部分電磁波，其反射系數(shù)由介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)決定，通過(guò)對(duì)雷達(dá)主機(jī)所接收的反射信號(hào)進(jìn)行處理和圖像解譯，達(dá)到識(shí)別隱蔽目標(biāo)物的目的）。
反射信號(hào)的強(qiáng)度主要取決于上、下層介質(zhì)的電性差異，電性差異越大，反射信號(hào)越強(qiáng)。
雷達(dá)波的穿透深度主要取決于地下介質(zhì)的電性和中心頻率。導(dǎo)電率越高，穿透深度越小；中心頻率越高，穿透深度越小，反之亦然。
三、檢測(cè)結(jié)果與分析
1.資料分析與解釋
地質(zhì)雷達(dá)工作時(shí)，在雷達(dá)主機(jī)控制下，脈沖源產(chǎn)生周期性的毫微秒信號(hào)，并直接饋給發(fā)射天線，經(jīng)由發(fā)射天線耦合（本次所使用的天線是地面耦合天線）到地下的信號(hào)在傳播路徑上遇到介質(zhì)的非均勻體（面）時(shí)，產(chǎn)生反射信號(hào)。位于地面上的接收天線在接收到地下回波后，直接傳輸?shù)浇邮諜C(jī)，信號(hào)在接收機(jī)經(jīng)過(guò)整形和放大等處理后，經(jīng)電纜傳輸?shù)嚼走_(dá)主機(jī)，經(jīng)處理后，傳輸?shù)轿C(jī)。在微機(jī)中對(duì)信號(hào)依照幅度大小進(jìn)行編碼，并以偽彩色電平圖/灰色電平圖或波形堆積圖的方式顯示出來(lái)，經(jīng)事后處理，可用來(lái)判斷地下目標(biāo)的深度、大小和方位等特性參數(shù).。探地雷達(dá)所接收的是來(lái)自地下不同電性界面的反射波，電性界面包括各結(jié)構(gòu)層的分界面和目的體界面。
地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)處理包括預(yù)處理（ 標(biāo)記和樁號(hào)校正，添加標(biāo)題、標(biāo)識(shí)等）和處理分析，其處理流程，其目的在于壓制規(guī)則和隨機(jī)干擾，以盡可能高的分辨率在探地雷達(dá)圖像剖面上顯示反射波，突出有用的異常信息（包括電磁波速度，振幅和波形等）來(lái)幫助解釋。探地雷達(dá)的圖像解釋是最終目的，其正確解釋取決于檢測(cè)參數(shù)選擇合理、數(shù)據(jù)處理得當(dāng)、模擬實(shí)驗(yàn)類比和讀圖經(jīng)驗(yàn)等因素
2.典型松散區(qū)域雷達(dá)剖面圖
上圖為同一松散區(qū)域的兩條平行測(cè)線，圖中黑色框內(nèi)為典型松散區(qū)域圖像，位置在距離測(cè)線起點(diǎn)約5米左右，埋深在3―6米，松散區(qū)域沿測(cè)線方向長(zhǎng)約25米。
3.檢測(cè)結(jié)果
經(jīng)過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)的處理分析認(rèn)為：
（1）隧道初襯每榀鋼筋間距為490mm―510mm，符合設(shè)計(jì)要求。
（2）隧道初襯厚度約為250mm―280mm，符合設(shè)計(jì)要求。
（3）雷達(dá)信號(hào)顯示，隧道周?chē)綔y(cè)范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)松散、空洞、水囊等不良地質(zhì)現(xiàn)象。
四、結(jié)論與建議
1.結(jié)論
通過(guò)反復(fù)對(duì)多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，綜合分析認(rèn)為：鋼筋布設(shè)間距和初襯厚度都符合設(shè)計(jì)要求，隧道周?chē)窗l(fā)現(xiàn)松散、空洞、水囊等不良地質(zhì)現(xiàn)象。
2.建議
（1）現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)的測(cè)線起點(diǎn)位置都進(jìn)行了標(biāo)記，異常區(qū)域的位置按照起點(diǎn)標(biāo)志點(diǎn)測(cè)算。建議對(duì)異常區(qū)進(jìn)行孔探，以核查異常范圍和深度，并對(duì)異常區(qū)進(jìn)行及時(shí)處理。對(duì)于無(wú)法布置測(cè)線的區(qū)域，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)測(cè)線進(jìn)行了合理平移處理。
（2）由于工程現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件復(fù)雜，金屬構(gòu)筑物較多，土體含水率較高，電磁波衰減較快、雷達(dá)分辨率、圖紙進(jìn)行過(guò)修改等特殊原因的限制，雷達(dá)在本次探測(cè)可能存在誤差，甲方在使用圖件施工時(shí)需綜合考慮。
（3）本次探測(cè)結(jié)果僅為單條測(cè)線下方的信號(hào)顯示。由于物探原理和探測(cè)方法限制，在一定程度上不可避免的存在一些的誤差，建議將本探測(cè)結(jié)果僅做為降損參考使用。在可能影響到設(shè)計(jì)施工或安全時(shí)，建議用多種物探方法進(jìn)行詳細(xì)探測(cè)，相互驗(yàn)證，確保其安全。
