1、,地质雷达及应用,沈 金 松资源与信息学院 物探系 2017.4.6,第7讲,探地雷达（Ground Penetrating Radar）是一种高科技的地球物理探测仪器，目前已经广泛的应用于高速公路，机场的路面质量检测；隧道，桥梁，水库大坝检测；地下管线，地下建筑的检测等诸多的工程领域。探地雷达利用一个天线发射高频宽频带电磁波，另一个天线接受来自地下介质界面的反射波。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，根据接收到波的旅行时间（亦称双程走时）、幅度与波形资料，可推断地下介质的分布情况。,地质雷达及应用,地质雷达及应用,一、基本原理,地质雷达
2、由发射部分和接收部分组成。发射部分由产生高频脉冲波的发射机和向外辐射电磁波的天线(Tx)组成。通过发射天线电磁波以6090的波束角向地下发射电磁波，电磁波在传播途中遇到电性分界面产生反射。反射波被设置在某一固定位置的接收天线（Rx）接收，与此同时接收天线还接收到沿岩层表层传播的直达波，反射波和直达波同时被接收机记录或在终端将两种显示出来。,地质雷达及应用,一、基本原理,地质雷达及应用,一、基本原理,图1 地质雷达探测原理示意图,地质雷达及应用,一、基本原理,当地下介质中的波速v为已知时，可根据精确测得的走时t，由上式求得目标体的深度z。式中x值即收发距，在剖面测量中是固定的；v值可用宽角法直接
3、测量，也可以根据近似计算公式：,c为光速；,为地下介质的相对介电常数。,地质雷达及应用,一、基本原理,常见介质的 和,地质雷达及应用,一、基本原理,波的双程走时由反射脉冲相对于发射脉冲的延时而确定。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色和白色表示，或以灰阶或彩色表示。这样，同相轴或等灰度、等色线，即可形象地表征出地下反射界面。在波形记录上，各测点均以测线的铅垂方向记录波形，构成雷达剖面。,地质雷达及应用,一、基本原理,由于探地雷达的电磁波主要是在非理想介质中传播的所以其衰减的速度非常快，这构成了雷达应用的主要障碍，即探测的深度有限。电磁波的电场强度随着距离的衰减规律是：,
4、其中为 介质的吸收系数，它与介质的电性和频率有关，根据计算可以写为,地质雷达及应用,一、基本原理,趋肤深度,地质雷达及应用,二、雷达仪器介绍,国外美国GSSI公司的SIR系列雷达（ 美国劳雷公司代理销售）瑞典MALA公司的RAMAC/GPR雷达系列加拿大Sensrs&Software公司pulse EKKO型探地雷达国内发展状况是：首先通过引进国外的雷达仪器，进行研究和应用，然后开发拥有自主知识产权的自己的雷达产品。目前，国内使用最多的雷达大多是美国GSSI公司生产的。国内有电子部22所，航天部爱迪尔公司、骄鹏公司和中国矿大（北京）四家单位相继推出了自己的雷达产品。,地质雷达及应用,二、雷达仪
5、器介绍,2.1 SIR雷达介绍,该型号探地雷达仪器的特点是：系统高度集成化、数字化，操作简单化，天线屏蔽干扰小，探测范围广，分辨率高，具有实时数据处理和信号增强，现场实时显示二维彩色图像。其配置的探测天线系列化，可应用与各类地下目的体及目的层的检测与探测。,地质雷达及应用,二、雷达仪器介绍,2.1 SIR雷达介绍,SIR-20高速高精度多通道透视雷达,SIR-3000便携式透地雷达,地质雷达及应用,二、雷达仪器介绍,100MHz,400MHz,2.1 SIR雷达介绍,200MHz,地质雷达及应用,二、雷达仪器介绍,900MHz,1200MHz,2.1 SIR雷达介绍,地质雷达及应用,二、雷达仪
6、器介绍,2.1 SIR雷达介绍,地质雷达及应用,二、雷达仪器介绍,2.1 SIR雷达介绍,地质雷达及应用,二、雷达仪器介绍,2.2 瑞典探地雷达（RAMAC/GPR）,主要特点 1. 高集成化、真数字式、高速 、轻便。 2. 系统集成化程度高，体积小、重量轻（主机重量仅为2.4公斤）。 3. 功耗低，主机功耗仅为25W；系统耗电量低，不需电瓶供电， 为野外工作提供方便。 4. 天线与主机之间采用光纤连接，频带宽、速度快、数据质量好、抗干扰能力强，因此发射机、接收机及主机之间不会相互干扰。 5. 100兆、250兆、500兆、800兆及1000兆天线采用屏蔽方式，因此其抗干扰能力强。 6. 主机
7、与计算机之间采用ECP并口传输方式，数据传输速度快。 7. 主机可与低频、中频、高频天线全部兼容，同时与孔中天线也兼容，因此性能价格比高，为用户添置新天线节约资金。 8. 显示方式采用外接笔记本方式。,地质雷达及应用,二、雷达仪器介绍,2.2 瑞典探地雷达（RAMAC/GPR）,地质雷达及应用,二、雷达仪器介绍,2.2 瑞典探地雷达（RAMAC/GPR）,地质雷达及应用,二、雷达仪器介绍,2.2 瑞典探地雷达（RAMAC/GPR）,地质雷达及应用,二、雷达仪器介绍,2.2 瑞典探地雷达（RAMAC/GPR）,RAMAC/GPR非屏蔽天线是低频天线，主要用于深层探测，该天线只能与CUII主机配合
8、使用。典型的非屏蔽天线有25MHz、50MHz、100MHz、200MHz天线。所有的RAMAC/GPR非屏蔽天线均使用同样的发射机及接收机、光纤、玛拉测链、天线分离架及主控单元。天线重量轻，适用于单人操作。收、发天线容易分离，可以采用CMP法（共中心点）计算速度。 非屏蔽天线可应用于土木建筑、地质学及水文地质学等。,地质雷达及应用,二、雷达仪器介绍,2.3 加拿大EKKO型雷达,The pulseEKKO 100(1000) system provides shielded, full bi-static operational capability. The ability to move
9、 the antennas independently allows both simple reflection profiling surveys as well as CMP, multi offset and transillumination experiments to be conducted. The versatility of the system allows for variation in polarization as well as a number of other geometrical transducer configurations.,EKKO-100型
10、,EKKO-1000型,400MHz,地质雷达及应用,二、雷达仪器介绍,2.4 中国电波传播研究所青岛分所：LTD-3,地质雷达及应用,二、雷达仪器介绍,2.4 中国电波传播研究所青岛分所：LTD-3,地质雷达及应用,三、野外工作方法,探地雷达的野外工作，必须根据探测对象的状况及所处的地质环境并选择合适的测量参数，才能保证雷达记录的质量。,1）、剖面法 2）、多次覆盖 3）、宽角法,3.1 测量方式,地质雷达及应用,三、野外工作方法,（1）目标体特征与所处环境分析,施 工 准 备 工 作,（2）测网布置,（3）天线中心频率的选择,（4）时窗的选择,（5）采样率的选择,（6）测点点距,（7）天线
11、间距选择,（8）天线方向的取向,地质雷达及应用,三、野外工作方法,3.1 测量方式,1）、剖面法,剖面法是发射天线(T)和接收天线(R)以固定间距沿测线同步移动的一种测量方式，当发射天线与接收天线间距为零，亦即发射天线与接收天线合二为一时称为单天线形式，反之称为双天线形式。剖面法的测量结果可以用探地雷达时间剖面图来表示。该图像的横坐标记录了天线在地表的位置；纵坐标为反射波双程定时，表示雷达脉冲从发射天线出发经地下界面反射回到接收天线所需的时间。这种记录能准确反映测线下方地下各反射界面的形态。,地质雷达及应用,三、野外工作方法,3.1 测量方式,1）、剖面法,地质雷达及应用,三、野外工作方法,3
12、.1 测量方式,地质雷达及应用,三、野外工作方法,3.1 测量方式,地质雷达及应用,三、野外工作方法,3.1 测量方式,2） 、多次覆盖法,由于介质对电磁波的吸收，来自深部界面的反射波会由于信噪比过小而不易识别。这时可应用不同天线距的发射接收天线在同一测线上进行里复测量，然后把测量记录中相同位置的记录进行叠加，这种记录能增强对深部地下介质的分辨能力。,地质雷达及应用,三、野外工作方法,3.1 测量方式,2） 、多次覆盖法,地质雷达及应用,三、野外工作方法,3） 、宽角法,当一个天线固定在地面某一点上不动，而另一个天线沿测线移动，记录地下各个不同界面反射波的双程走时，这种测量方式称为宽角法。,这
13、种测量方式的目的是求取地下介质的电磁波传播速度。,3.1 测量方式,地质雷达及应用,三、野外工作方法,3） 、宽角法,3.1 测量方式,地质雷达及应用,三、野外工作方法,3.2 探地雷达的技术参数,地质雷达及应用,三、野外工作方法,3.2 探地雷达的技术参数,2）测网布置,地质雷达及应用,三、野外工作方法,3.2 探地雷达的技术参数,2）测网布置,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,探地雷达数据处理的目标是压制随机的和规则的干扰，以最大可能的分辨率在探地雷达图像剖面上显示反射波，提取反射波的各种有用的参数(包括电磁波速度，振幅和波形等)来帮助解释。探地雷达与反射地震都依靠脉冲回波信号，其子
14、波长度都由发射源控制。脉冲在地下传播过程中，能量均会产生球面衰减，也会由于介质对波的能量的吸收而减弱，在地下介质不均时还会发生散射、反射与透射。因此数字记录的探地雷达数据类似于反射地震数据，反射地震数字处理许多有效技术通过某种形式改变均可以应用于探地雷达资料的处理。,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.1 数字滤波,地质雷达在测量过程中，为了保留尽可能多的信息，常采用全通的记录方式，这样有效波的干扰也被同时记录下来，为了去除数据中的干扰信号，需要采用数字滤波的方法。数字滤波就是根据数据中有效信号和干扰信号频谱范围的不同来消除干扰波。如果有效信号的
15、频谱分布与干扰信号的频谱有一个比较明显的分界，那么可根据具体干扰信号的分布，设计一个合理的滤波器，将其滤除，就得到了滤波以后的结果，根据干扰信号的频谱分布的不同，可以采取低通、高通或带通的方法。,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.1 数字滤波,如果噪音的频谱分布只有高频成分，那么可采用如下的滤波器将其滤除：,式中 是高截频率。,1）低通滤波,2）高通滤波,如果噪音的频谱分布只有低频成分，那么可采用如下的滤波器将其滤除：,式中 是低截频率。,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.1 数字滤波,3）带通滤波,如果噪音的频谱分布既有低频成分又有高频成分，那么可采用如下的滤波器将其滤除
16、：,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.2 雷达资料的偏移处理,探地雷达与反射地震方法一样都是接收来自地下介质界面的反射波。偏离测点的地下介质交界面的反射点，只要其法平面通过测点，都可以被记录下来。在资料处理中需把雷达记录中的每个反射点移到其原来的位置，这种处理方法称为偏移归位处理，经过偏移处理的雷达剖面可反映地下介质的真实位置。,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.2 雷达资料的偏移处理,1） 振幅恢复,2） 道内均衡,3）道间均衡,雷达接收记录到的反射波振幅由于波前扩散和介质对电磁波的吸收，在时间轴上逐渐衰减。为了使反射振幅仅与反射层有关，需要进行振幅恢复。,地质雷达及应用
17、,四、数据处理与资料解释,4.2 雷达资料的偏移处理,1） 振幅恢复,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.2 雷达资料的偏移处理,2）道内均衡,雷达数据经处理后，通常浅层能量很强，深层能量很弱，这给信息输出显示造成困难，为了使浅、中、深层都能清晰显示，道内平衡能解决个问题。道内均衡的基本思想是把各道中能量强的波相对压缩一定的比例，把相对弱的波增大一定的比例，使强波和弱波的振幅控制在一定的动态范围之内。据此，将一道记录的振幅值在不同的反射段内乘上不同的权系数即可。,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.2 雷达资料的偏移处理,2）道内均衡,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4
18、.2 雷达资料的偏移处理,2）道内均衡,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.2 雷达资料的偏移处理,2）道内均衡,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.2 雷达资料的偏移处理,3）道间均衡,一般情况下，由于接收条件的差异，雷达记录道与道之间的能量不均衡，这会影响剖面上同相轴的连续性，为了改善剖面的质量，需要进行道间均衡处理。道间均衡处理的基本原理与道内均衡的原理相同，只不过是把道内的均衡改为道与道之间的加权，使各道的能量达到强弱均衡，处于一定的范围内。,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.2 雷达资料的偏移处理,3）道间均衡,在计算平均振幅时把一张记录分成若干组，每组为
19、道( 为奇数），把求出的平均值的例数作为权系数，用该系数对 道的中心道加权。平均振幅的求法是：各道先求出本道的平均振幅，然后把各道的平均振幅相加，再除以 。,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.4 雷达资料的解释,探地雷达资料的地质解释是探地雷达测量的目的。然而探地雷达资料反映的是地下介质的电性分布，要把地下介质的电性分布转化为地质体的分布，必须把地质、钻探、探地雷达和其他相关的资料有机结合起来，建立测区的地质地球物理模型，并以此获得地下地质模式。,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.4 雷达资料的解释,1、时间剖面的解释方法,2、雷达波速度的求取,地质雷达及应用,四、数据处理
20、与资料解释,4.4 雷达资料的解释,1、时间剖面的解释方法,探地雷达图像剖面是探地雷达资料地质解释的基础图件，只要地下介质中存在电性差异，就可以在雷达图像剖面中找到相应的反射波与之对应。根据相邻道上反射波的对比，把不同道上同一个反射波相同相位连结起来的对比称为同相轴。一般在无构造区，同一波组往往有一组光滑平行的同相轴与之对应，这一特性称为反射波组的同相性。,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.4 雷达资料的解释,1、时间剖面的解释方法,探地雷达测量使用的点距很小(2m)，地下介质的地质变化在一般情况下比较缓慢，因此相邻记录道上同一反射波组的特征会保持不变，这一特征称为反射波形的相似性。
21、同一地层的电性特征接近，其反射波组的波形、振幅、周期及其包络线形态等有一定特征。确定具有一定特征的反射波组是反射层识别的基础，而反射波组的同相性与相似性为反射层的追踪提供了依据。,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.4 雷达资料的解释,1、时间剖面的解释方法,不同测量目的对地层的划分是不同：（1）在进行考古调查时，特别关注文化层的识别；（2）在进行工程地质调查时，常以地层的承载力作为地层划分依据，因此不仅要划分基岩，而且对基岩风化程度也需要加以区分。为此需要根据测量目的，对比雷达图像与钻探结果，建立测区地层的反射波组特征。根据反射波组的特征就可以在雷达图像剖面中拾取反射层。一般是从垂直
22、走向的测线开始，逐条测线进行。最后拾取的反射层必须能在全部测线中都能连接起来并保证在全部测线交点上相互一致闭合。,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.4 雷达资料的解释,1、时间剖面的解释方法,根据地层反射波组特征与钻孔对应的位置划分反射波组后，就需要依据反射波组的同相性与相似性进行地层的追索与对比。在进行时间剖面的对比之前，要掌握区域地质资料，了解测区所处的构造背景。在此基础上，充分利用时间剖面的直观性和范围大的特点，统观整条测线，研究重要波组的特征及其相互关系，掌握重要波组的地质构造特征，其中特别要重点研究特征波的同相轴变化。特征波是指强振幅、能长距离连续追踪、波形稳定的反射波。它
23、们一般都是主要岩性分界面的有效波。它们特征明显，易于识别。掌握了它们就能研究剖面的主要地质构造特点。,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.4 雷达资料的解释,1、时间剖面的解释方法,时间剖面上主要表现如下特征：,1） 雷达反射波同相轴发生明显错动 2） 雷达反射波同相轴局部缺失 3） 雷达反射波波形发生畸变 4） 雷达反射波频率发生变化,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.4 雷达资料的解释,1、时间剖面的解释方法,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.4 雷达资料的解释,1、时间剖面的解释方法,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.4 雷达资料的解释,1、时间剖面
24、的解释方法,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.4 雷达资料的解释,1、时间剖面的解释方法,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.4 雷达资料的解释,1、时间剖面的解释方法,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.4 雷达资料的解释,1、时间剖面的解释方法,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.4 雷达资料的解释,1、时间剖面的解释方法,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.4 雷达资料的解释,1、时间剖面的解释方法,上述现象在地质雷达时间剖面上特征往往不是孤立的，即有时几种特征同时存在，只是有的特征更突出，有的特征不明显，这就需要资料解释人员除对区域地质条件充分
25、了解以外，还必须具有丰富的实践和解释经验，从而去伪存真，得到更准确的地下地质信息。,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.4 雷达资料的解释,2、雷达波速度的求取,雷达波速度的获取视探地雷达资料解释的重要内容。也是深度转化的重要的参数，其准确与否，直接关系到解释结果的准确程度。电磁波在介质中传播速度的获取常用的方法有：,1）已知目标换算方法； 2）几何刻度法； 3）介电常数法； 4）CDP速度分析法； 5）反射系数法等。,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.4 雷达资料的解释,2、雷达波速度的求取,1） 已知目标换算方法最简单，同时是常用的方法。该方法是采用钻探的方法获取已知地层
26、或目标体的深度，根据电磁波的传播时间进行计算。然后将获得速度来推断没有钻孔或已知目标的区域地质体的深度。,地质雷达及应用,四、数据处理与资料解释,4.4 雷达资料的解释,2、雷达波速度的求取,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,由于电子技术与数字处理技术的发展、使探地雷达的分辨率与探测深度大大提高、探地雷达已在工程地质勘察、灾害地质调查、地基基础施工质量检测、考古调查、管线探测、公路工程质量检测等多个领域中得到了广泛应用。,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,5.1、雷达测量管线的应用,首先在沙坑中对500MHz天线和900MHz天线进行实验。者在沙坑中埋设四种不同介质管线，它们分别是金属管、
27、陶瓷管、塑料管和铁块，管线直径8厘米，埋设深度为25厘米，铁块的埋设深度1厘米，接近地表面。时窗设定36ns，使用500MHz天线进行雷达扫描探测。上图为扫描探测结果。从实验结果来看，金属目标体具有较强的反射能量，且多次干扰波严重，非金属物在介质均匀的沙坑中，也存在明显的反射图象。,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,5.1、雷达测量管线的应用,下图是在水泥路面使用900MHz天线对地下管线的探测结果，时窗设置为16ns。在探测区域内，发现三处明显的异常反射。其中两处反射时间在4.3ns，另一处接近0时。推断前两处为自来水的分支管道，第三处为地表水沟，并经开挖得到验证。,地质雷达及应用,五、探
28、地雷达的应用,5.1、雷达测量管线的应用,下图为某地的陶瓷污水管道的雷达剖面图像。地表为混凝土地面，地下介质较为均匀，测线与管道垂直。在剖面图像4.3m 5.7m点位、0.8m深度开始有一个明显的弧形反射波同相轴，弧形的两翼较长。其解释结果与实际污水管的埋深符合。,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,5.1、雷达测量管线的应用,电缆线埋深较浅，但直径很小，在雷达图像上也一样能反映出来。 下图是上海某工地的雷达探测剖面。场地为杂填土，质地不均匀。剖面图像上的杂乱干扰波为杂填土不均匀的干扰造成的，但从探测的结果来看，能明显看出地下埋设电缆的位置及深度。,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,5.2、
29、雷达在隧道质量检测中的应用,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,探地雷达技术通过在隧道衬砌质量检测中的应用，实践证明其技术方法是十分准确有效的，为公路、铁路、地铁隧道施工有效地进行监督和检测，控制施工质量起到了积极重要的作用。针对地铁隧道施工的特点和要求，认为利用雷达进行无损检测的重点在于： 1）、格栅钢架和钢筋布置是否符合设计要求 2）、砼衬砌结构检测及背后密实情况 3）、隧道衬砌含水情况调查,5.2、雷达在隧道质量检测中的应用,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,衬砌厚度评价，首先在探地雷达剖面上确认出混凝土与岩石界面问的反射波同相轴，读取反射波双程旅行时间，按公式HVt2计算出混凝土衬砌
30、厚度。速度V可通过明洞地段标定；密实度的评价可根据探地雷达剖面反射波振幅、相位和频率特征划分为密实和不密实两种类型，不密实的混凝土体在雷达剖面上波形杂乱，同相轴错断；脱空体在雷达剖面上在混凝土与围岩交接面处反射波同相轴呈弧形，与相邻道之间发生错位，依此特征可计算出空洞的范围。由于爆破使围岩表面凹凸不平，因此，在确定脱空时应对剖面上的异常加以细致的分析和确认。,5.2、雷达在隧道质量检测中的应用,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,超挖地段雷达图象（隧道）,超挖地段,5.2、雷达在隧道质量检测中的应用,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,5.2、雷达在隧道质量检测中的应用,超挖地段雷达图象（隧道
31、）,超挖地段,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,5.2、雷达在隧道质量检测中的应用,超挖地段,拱顶起伏图像,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,5.2、雷达在隧道质量检测中的应用,风化层界面探测,上图是利用100MHz天线对基岩风化面的探测结果，时窗设置为760ns。从探测剖面上可以清楚看出基岩风化层面的分布状况，为钻孔加固提供资料。,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,5.2、雷达在隧道质量检测中的应用,层位追踪,右上图为内昆铁路新老卡子隧道局部地段顶部的雷达检测剖面，采用400MHz天线进行探测。该衬砌层设计厚度为60cm。采用处理软件对衬砌进行层位追踪，其追踪结果如图所示。右下图为追踪
32、结果的解释剖面图。,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,5.2、雷达在隧道质量检测中的应用,良好衬砌雷达图像,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,5.2、雷达在隧道质量检测中的应用,衬砌界面明显图像,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,5.2、雷达在隧道质量检测中的应用,脱空的雷达图像（隧道）,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,5.2、雷达在隧道质量检测中的应用,拱顶脱空雷达探测图像,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,5.2、雷达在隧道质量检测中的应用,采用模筑泵送混凝土工艺施工二次衬砌 拱顶施工接缝处易出现三角形空洞,二次衬砌层,模筑施工缝,三角形空洞,初期支护层,地质雷达及应用,五、探
33、地雷达的应用,5.2、雷达在隧道质量检测中的应用,三角形空洞图像,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,5.2、雷达在隧道质量检测中的应用,围岩裂隙探测图像,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,5.2、雷达在隧道质量检测中的应用,衬砌厚度不够图像-1,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,5.2、雷达在隧道质量检测中的应用,衬砌厚度不够图像-2,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,5.2、雷达在隧道质量检测中的应用,钢筋分布图像,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,5.2、雷达在隧道质量检测中的应用,钢筋布置不够图像-1,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,5.2、雷达在隧道质量检测中的应用,钢筋
34、布置不够图像-2,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,5.2、雷达在隧道质量检测中的应用,钢筋布置参差不齐图像,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,5.2、雷达在隧道质量检测中的应用,格栅钢架探测图像-1,地质雷达及应用,五、探地雷达的应用,5.2、雷达在隧道质量检测中的应用,格栅钢架探测图像-2,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,5.3、巷道围岩松动圈探测,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,5.4、巷道冒落影响范围探测,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,5.5、衬砌质量检测,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,2012.4,中国矿业大学。
35、地球探测与信息技术,衬砌厚度评价，首先在探地雷达剖面上确认出混凝土与岩石界面问的反射波同相轴，读取反射波双程旅行时间，按公式HVt2计算出混凝土衬砌厚度。速度V可通过明洞地段标定；密实度的评价可根据探地雷达剖面反射波振幅、相位和频率特征划分为密实和不密实两种类型，不密实的混凝土体在雷达剖面上波形杂乱，同相轴错断；脱空体在雷达剖面上在混凝土与围岩交接面处反射波同相轴呈弧形，与相邻道之间发生错位，依此特征可计算出空洞的范围。由于爆破使围岩表面凹凸不平，因此，在确定脱空时应对剖面上的异常加以细致的分析和确认。,5.5 衬砌检测,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,吉林省长春四平高速公路采
36、用沥青路面，路面下为碎石垫层。路面分三次铺设完成，设计路面厚度为25cm。在工程竣工前采用探地雷达进行了路面厚度检测。检测中使用的探地雷达为SIR-2型，工作天线频率为900MHz。下图为该公路某段路面的探地雷达检测剖面图，图中的强反射为沥青面层与碎石垫层界面的反射，根据反射界面的双程走时和电磁波在沥青路面中的传播速度计算出路面厚度。沥青路面的速度采用实验标定并进行统计后得到。检测结果表明，由于二灰石垫层凸凹不平，导致沥青路面厚度有较大变化，最薄为26cm，最厚为43cm。路面厚度指标达到了设计要求。,5.6 高速公路检测,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,5.6 高速公路检测,
37、2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,探地雷达方法在公路质量检测中除了可进行路面厚度检测外，还可进行路基隐患(脱空、裂缝等)的检测以及桥涵的质量检测。有些学者研究电磁波的特征与路面压实度、强度及含水量的关系，进行探地雷达对公路压实度、强度及含水量的检测研究，也取得了较好的检测效果。,5.6 高速公路检测,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,5.7 铁路路基探测,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,5.7 铁路路基探测,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,5.8 蚁巢、洞穴的探测,土体堤坝中因碾压不实、
38、库水浸透或动物危害等因素，在坝体中常出现土洞、动物巢穴等危害坝体安全的隐患。例如在我国南方各省(区)水利工程中白蚁巢穴就是一种常见的隐患，白蚁主巢直径一般在4060cm，大者可达数米，主巢周围分布着几十个甚至数百个卫星菌圃，其间由四通八达的蚁道沟通，且有的贯穿堤坝的内外坡，因此，深藏于堤坝中的白蚁危害造成的堤坝险情和溃堤率远高于其他原因，找出堤坝白蚁巢是消除堤坝白蚁隐患的关键。目前，对坝体中的土洞、动物巢穴的探测的最有效的物探方法是探地雷达和高密度电法。,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技
39、术,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,5.9 防空洞探测,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,5.9 防空洞探测,2007.7,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,5.9 防空洞探测,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,5.9 防空洞探测,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,5.9 防空洞探测,2009.10,中国矿业大学。地球探测与信息技术,水库堤坝探测,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,5.10 水库堤坝检测,2009.
40、10,中国矿业大学。地球探测与信息技术,水库堤坝探测,2009.10,中国矿业大学。地球探测与信息技术,水库堤坝探测,2009.10,中国矿业大学。地球探测与信息技术,2009.10,中国矿业大学。地球探测与信息技术,水库堤坝探测,2009.10,中国矿业大学。地球探测与信息技术,水库堤坝探测,2009.10,中国矿业大学。地球探测与信息技术,水库堤坝探测,2009.10,中国矿业大学。地球探测与信息技术,水库堤坝探测,2009.10,中国矿业大学。地球探测与信息技术,水库堤坝探测,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,5.10 水库堤坝检测,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信
41、息技术,5.11 防渗墙检测,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,5.11 防渗墙检测,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,5.11 防渗墙检测,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,5.11 防渗墙检测,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,5.12 滑坡面探测,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,5.12 滑坡面探测,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,涵洞探测,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,2012.4,中国矿业大学。地球探测与信息技术,
