地质雷达

探地雷达使用提纲

1、适用范围及适用条件

2、设计规范及收费标准

3、不同地质情况的雷达波形特征

1、适用范围及适用条件

1.1适用范围：

探地雷达法适用于基岩深度、水位深度、软土层厚度与深度，断裂构造等地质工程探查，城市路面塌陷、岩溶塌陷、土洞、滑坡面等地质灾害调查，地下水污染带监测，地基加固效果评价，路面、机场跑道、洞室衬砌检测，堤坝隐患，地下泄露，地下管线及其他埋设物探测，考古探查等。

1.2适用条件：

（1）探测目的体与周边介质之间应存在明显介电常数差异，电性稳定，电磁波发射信号明显；

（2）目的体在探测深度或距离范围内，其尺寸应满足探测分辨率的要求；

（3）测线上天线经过的表面应相对平缓，无障碍，且易于天线移动；

（4）测区内不应存在大范围金属构件、无线电发射频源等较强的电磁波干扰，或通过处理无法消除的干扰；

（5）不应存在极低阻屏蔽层；

（6）单孔或跨孔检测时不得有金属套管；

2地质雷达测线测点设计规范及收费标准

2.1测线测点设计规范

2.1.1工程物探应根据任务要求、探测方法、目的物的规模与埋深等因素综合确定工作比例尺，测网布置应与工作比例尺一致，测网密度应能保证异常的连续、完整和便于追踪；

2.1.2布置测线时，测线方向宜避开地形及其它干扰的影响，应垂直于或大角度相交于目的物或已知异常的走向，岩溶、采空区、防空洞等走向多变体的探测宜布设两组相互正交的测线；

2.1.3测线长度应保证异常的完整和具有足够的异常背景；

2.1.4探测范围内有已知点时，测线应通过或靠近该已知点的布设；

2.1.5点测时，测点布设位置、测量应满足资料解释推断的需要；

2.1.6工作比例尺确定后，宜参照表1选择测网密度。

表1 工作比例尺与测网密度

比例尺线距（m）点距（m）点测（点/km2）1∶25000 250 25－50 10－20

1∶10000 100 10－20 80－120

1∶5000 50 10－20 300－400

1∶2000 20 5－10 2000－2500

1∶1000 10 1－5 －－

1∶500 5 0.5－2 －－

2.2收费标准

地质雷达探测收费参见《工程勘察设计收费标准》第7章——工程物探，收费标准见表2

表2 地质雷达收费标准

地质雷达

工作方式工程勘探路面质量点测点20 （元/点）20（元/点）

连续km 13500（元/km）6300（元/km）探淤深度>10m，附加调整系数为1.3；不足4个组日按4个组日计

3、波形特征

在工程勘察中，常见的不良地质现象有：断层破碎带、裂隙带、富水带、岩溶洞穴、岩性变化带等。以下分别采用了来自不同工区的地质雷达波形图对以上几种典型地质现象与地质雷达特征图像的对应关系进行分析。

2.1完整岩体

完整岩体一般介质相对均匀，电性差异很小，没有明显的反射界面，雷达图

像和波形特征通常表现为：能量团分布均匀或仅在局部存在强反射细亮条纹；电磁波能量衰减缓慢，探测距离远且规律性较强；一般形成低幅反射波组，波形均匀，无杂乱反射，自动增益梯度相对较小。该类岩体的探测和解释精度通常比较高，其典型图像见图1。

图 1 完整岩体的地质雷达特征图像

2.2 断层破碎带和裂隙带

断层是一种破坏性地质构造，其内通常发育有破碎岩体、泥或地下水等，介质极不均匀，电性差异大，且断层两侧的岩体常有节理和褶皱发育，介质均一性差。而裂隙带通常存在于断层影响带、岩脉以及软弱夹层内，裂隙内也有各种不同的非均匀充填物，介电差异大。他们一般都有明显的反射界面，这就为地质雷达创造了良好的应用条件。在断层或裂隙带，其地质雷达图像和波形特征较为相似，通常表现为断层和裂隙界面反射强烈，反射面附近振幅显著增强且变化大；能量团分布不均匀，破碎带和裂隙带内常产生绕射、散射，波形杂乱，同相轴错断，在深部甚至模糊不清；电磁波能量衰减快且规律性差，特别是高频部分衰减较快，自动增益梯度较大；一般反射波同相轴的连线为破碎带或裂隙带的位置。其典型地质雷达特征图像如图 2 和图3 所示。

图2 断层破碎带地质雷达特征图像图3 裂隙带的地质雷达特征图像

虽然两者的雷达特征图像相似，但通过对比分析可大致把它们分辨开来：

a. 断层破碎带的影响范围通常比裂隙带宽，在地质雷达图像上有较宽的异常反应。相反的，裂隙带异常在雷达图像上一般表现为相对较窄的条带。

b. 断层破碎带的波幅变化范围通常比裂隙带大，而裂隙带的振幅一般为高幅。

c. 在相对干燥情况下，断层破碎带在地质雷达图像上同相轴的连续性不如裂隙带，它的同相轴错断更明显，其波形更加杂乱，而裂隙带在地质雷达图像上同相轴的连续性反映了裂隙面是否平直、连续。

d. 探测时可参考当地的区域地质背景资料和钻孔资料，对可能遇到的地质现象做出大致的判断，为图像解释时对这两种地质现象的分辨识别提供依据。

2.3 富水带

地下水经常存在于断层带、裂隙密集带以及岩溶发育带中，含水程度和储水条件主要受构造控制。在常见物质中，水的相对介电常数最大为80，与基岩介质相比存在明显的电性差异。富水带地质雷达图像和波形特征一般表现为：地质雷达波在含水层表面发生强振幅反射；电磁波穿透含水层时将产生一定规律的多次强反射，在富水带内产生绕射、散射现象，并掩盖对富水带内及更深范围岩体的探测；电磁波频率由高频向低频剧烈变化，脉冲周期明显增大，电磁波能量快速衰减,能量团分布不均匀，自动增益梯度很大；因含水面通常分布连续，反射波同相轴连续性较好，波形相对较均一；从基岩到含水层是高阻抗到低阻抗介质

的变化，因而反射电磁波与入射电磁波相位相反。其典型地质雷达特征图像见图4。

2.4 岩溶洞穴

岩溶洞穴一般出现在灰岩地层中，洞穴中可能为空、含水或填充其他物质，其地质雷达图像和波形特征通常表现为：岩溶洞穴在地质雷达图像上的形态特征主要取决于洞穴的形状、大小以及填充物的性质，一般表现为由许多双曲线强反射波组成；在洞穴侧壁上一般为高幅、低频、等间距的多次反射波组，特别是无填充物或充满水时反射波更强，而洞穴底界面反射则不太明显，只有当洞穴底部部分充填水或粘土、粉砂、砂砾性物质时底部反射波会有所增强，可见一组较短周期的细密弱反射；如果洞穴为空洞或充水洞则在洞体内部几乎没有反射电磁波；有充填物时电磁波能量迅速衰减，高频部分被吸收，反射的多为低频波，自动增益梯度大。其典型地质雷达特征图像见图5。岩溶洞穴的地质雷达图像特征比较明显，相对容易判断，一般根据当地岩体类型、水文地质资料及前期岩溶地质调查资料等，都能做出准确的解释。以上典型地质现象与地质雷达图像和波形特征的对应关系简单总结，示于表2。

对不同地区的工程勘查，结合钻探和其它物探资料证实，利用这种地质雷达特征图像与典型地质现象的对应关系进行解释是比较准确的。当前期地质、水文及钻探资料不健全时，借助于这种地质雷达图像判别经验和其它物探方法，也可以最大程度的减少多解性，提高解释的准确性。

图 4 富水带地质雷达特征图像 图 5 岩溶洞穴的雷达特征图像

破碎带（波形杂乱） 含水层（基本均匀）

地质雷达 原理

地质雷达是目前分辨率最高的工程地球物理方法，在工程质量检测、场地勘察中被广泛采用，近年来也被用于隧道超前地质预报工作。地质雷达能发现掌子面前方地层的变化，对于断裂带特别是含水带、破碎带有较高的识别能力。在深埋隧道和富水地层以及溶洞发育地区，地质雷达是一个很好的预报手段。 1、基本原理 探地雷达是一种用于确定地下介质分布情况的高频电磁技术，基于地下介质的电性差异，探地雷达通过一个天线发射高频电磁波，另一个天线接收地下介质反射的电磁波，并对接收到的信号进行处理、分析、解译。其详细工作过程是：由置于地面的天线向地下发射一高频电磁脉冲，当其在地下传播过程中遇到不同电性（主要是相对介电常数）界面时，电磁波一部分发生折射透过界面继续传播，另一部分发生反射折向地面，被接收天线接收，并由主机记录，在更深处的界面，电磁波同样发生反射与折射，直到能量被完全吸收为止。反射波从被发射天线发射到被接收天线接收的时间称为双程走时t，当求得地下介质的波速时，可根据测到的精确t值折半乘以波速求得目标体的位置或埋深，同时结合各反射波组的波幅与频率特征可以得到探地雷达的波形图像，从而了解场地内目标体的分布情况。

一般，岩体、混凝土等的物质的相对介电常数为4—8，空气相对介电常数为1，而水体的相对介电常数高达81，差异较大，如在探测范围内存在水体、溶洞、断层破碎带，则会在雷达波形图中形成强烈的反射波信号，再经后期处理，能够得到较为清晰的波形异常图。 在众多地质超前预报手段中，使用探地雷达预报属于短期预报手段，预报距离与围岩电性参数、测试环境干扰强弱有关。一般，探地雷达预报距离在15~35米。 2、探地雷达在勘查中的基本参数 ①数电磁脉冲波旅行时

地质雷达法探测缺陷

1、地质雷达法的原理 地质雷达法是一种用于确定地下介质分布的光谱（1MHz～1GHz）电磁技术。地质雷达利用一个天线发射高频宽频带电磁波，另一个天线接收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，可根据接收到波的旅行时间（亦称双程走时）、幅度与波形资料，可推断介质的结构。 实测时将雷达的发射和接收天线密贴于喷层表面，雷达波通过天线进入混凝土衬砌中，遇到钢筋、钢拱架、材质有差别的混凝土、混凝土中间的不连续面、混凝土与空气分界面、混凝土与岩石分界面、岩石中的裂面等产生反射，接收天线接收到反射波，测出反射波的入射、反射双向走时，就可计算出反射波走过的路程长度，从而求出天线距反射面的距离D，即有下式： D=V·Δt/2 式中：D――天线到反射面的距离，km； Δt――雷达波从发射至接收到反射波的走时，用ns（纳秒，1ns=10-9秒）计； V――雷达波的行走速度，km/s。 可以用几何光学的概念来看待直线传播 雷达波的透射和反射，即有下式：V=C0/ε1/2 式中：C0――雷达波在空气中的传播速度，30cm/ns； ε――介电常数，由波所通过的物质决定。即物体中的雷达波速由其介电常数决定。如空气的ε=1，水的ε=81，混凝土的ε=4～10。 实际上，雷达波之所以会在物体界面产生反射，是因为界面两侧物质介电常数不同。

雷达探测原理示意图 雷达天线可沿所测测线连续滑动，所测的每个测点的时间曲线可以汇成时间剖面图像。从一个测点的反射波时间曲线上去判别哪一个波反映什么是困难的，但多个测点资料汇成的时间剖面，各测点接收到的同一反射面的反射波汇面一定图像，就能直观地反映出各种不同的反射面。例如，一个与测量平面近于平行的反射面，如衬砌的外缘面，在时间剖面上就是与时间0基线近于平行的线；衬砌与岩体交界面的起伏（反映了衬砌厚薄变化）表现为有起伏的图像；钢拱架的反射图像可能是一双曲线，在彩色或黑色灰度的图上也可能呈现一个个圆点；突入衬砌中的小块岩石、衬砌背后的空洞、两层衬砌间的空隙则多呈双曲线图像。根据这些图像即可辩别不同的物体。时间剖面图像是探地雷达成果的基本图件，其横座标为测点位置，纵座标为雷达波反射走时，可以用黑白波型图像（波形图变面积黑白显示）、黑白灰度显示、彩色色块显示等形式。可以用专用分析软件对所测图象进行分析。 2、现场检测程序

SIR-3000作业指导书

GSSI公司SIR-3000仪器参数 顺序系统参数Parameters 1500MHz 900MHz 400MHz 270MHz 100MHz 1* 系统调用SYSTEM->SETUP->RECALL 1500GrayCart 1500BlueCart 900met 400mhzTime 400mhz623Cart 400mhz620SW 270_SW 100met 2 显示刻度(竖直方向) SYSTEM->UNITS->VSCALE Time/Depth Time/Depth Time/Depth Time/Depth Time/Depth 天线COLLECT->RADAR->ANTENNA 1500mhz 900mhz 400mhz 270mhz 100mhz 发射率COLLECT->RADAR->T_RA TE 100KHz 100KHz 100KHz 100KHz 50KHz 6 测量模式(水平方向) COLLECT->RADAR->MODE Time/Distance Time/Distance Time/Distance Time/Distance Time/Point GPS COLLECT->RADAR->GPS None None None none None 采样点数COLLECT->SCAN->SAMPLES 512 512 512 512 512/1024 数据位COLLECT->SCAN->FORMA T(bits) 16 16 16 16 16 4* 记录长度(纳秒)COLLECT->SCAN->RANGE(ns) 12 15-20-25-30 40-50-80-100 50-80-100-120 100-200-300 介电常数COLLECT->SCAN->DIEL 6 6 6 6 6 7 扫描速度(扫描/秒) COLLECT->SCAN->RA TE 60-120 60-120 60-120 60-120 16 8 测点(扫描/单位）距离COLLECT->SCAN->SCN/UNIT 20-50-100-200 10-20-50-100 10-20-50 10-20-50 10 5* 增益：类型-点数COLLECT->GAIN->AUTO-POINTS Y-1 Y-2--3-4-5 Y-5 Y-5 Y-5 3-1 信号位置：模式COLLECT->POSTION->MODE MANUAL MANUAL MANUAL MANUAL MANUAL 3-2 信号位置：延时COLLECT->POSTION-> OFFSET 0 0 -14 3-3 信号位置：地面COLLECT->POSTION->SURFACE(%) 0 0 0 0 0 滤波COLLECT->FILTERS 低通-无限响应滤波器-> LP_IIR (mhz) 0 2500 800 700 300 高通-无限响应滤波器-> HP_IIR (mhz) 10 225 100 75 25 低通-有限响应滤波器-> LP_FIR (mhz) 3000 0 0 0 0 高通-有限响应滤波器-> HP_FIR (mhz) 250 0 0 0 0 叠加(扫描) COLLECT->FILTERS ->STACKING 0 0 0 0 3-64 背景去除(扫描) COLLECT->FILTERS->BGR_RMVL 0 0 0 0 0 9-1 颜色表OUTPUT->DISPLAY->C_TABLE 9-2 颜色变换表OUTPUT->DISPLAY->C_XFORM 10 保存参数SYSTEM->SETUP->SA VE SETUP15 SETUP09 SETUP04 Setup03 SETUP01 11* 数据采集RUN/SETUP 12* 数据传输OUTPUT->TRANSFER->FLASH Y Y Y Y Y

地质雷达的应用

地质雷达的应用领域 探地雷达(Ground Penetrating Radar，简称GPR)，又称地质雷达，是近些年发展起来的高效的浅层地球物理探测新技术，它利用主频为数十兆赫至千兆赫兹波段的电磁波，以宽频带短脉冲的形式，由地面通过天线发射器发送至地下，经地下目的体或地层的界面反射后返回地面，为雷达天线接受器所接受，通过对所接受的雷达信号进行处理和图像解译，达到探测前方目的体的目的。与传统的地球物理方法相比，探地雷达最大的优点就是具有快速便捷、探测精度高以及对原物体无破坏作用。因此，探地雷达在道路建设和公路质量检测领域已逐渐被认识到并广泛应用起来。 地质雷达自上世纪70年代开始应用至今将近30年了，其应用领域逐渐扩大，在考古、建筑、铁路、公路、水利、电力、采矿、航空各领域都有重要的应用，解决场地勘查、线路选择、工程质量检测、病害诊断、超前预报、地质构造研究等问题。在工程地球物理领域有多种探测方法，包括反射地震、地震CT、高密度电法、地震面波和地质雷达等，其中地质雷达的分辨率最高，而且图象直观，使用方便，所以很受工程界信赖和欢迎。 1.1 工程场地勘察 地质雷达最早用于工程场地勘查，解决松散层厚度分布，基岩风化层分布，以及节理带断裂带等问题。有时也用于研究地下水分布，普查地下溶洞、人工洞室等。在粘土补发育的地区，探查深度可达20m以上，效果很好。 1.2 埋设物与考古探察 考古是地质雷达应较早的领域，在欧洲有成功的实例，如意大利罗马遗址考古、中国长江三峡库区考古等项目都应用了雷达技术。利用雷达探测古建筑基础、地下洞室、金属物品等。在现今城市改造中，有时也需要了解地下管网，如电力管线、热力管线、上下水管线、输气管线、通信电缆等，这对于地质雷实是很容易的。目前地质雷达为地下管线探测发展了

地质雷达操作规程

地质雷达法检测操作规程 1、地质雷达法适用范围 地质雷达法可用于地层划分、岩溶和不均匀体的探测、工程质量的检测，如检测衬砌厚度、衬砌背后的回填密实度和衬砌内部钢架、钢筋等分布，地下管线探查及隧道超前地质预报等。 2、地质雷达主机技术指标： （1）系统增益不低于150dB； （2）信噪比不低于60dB； （3）采样间隔一般不大于、A/D模数转换不低于16位； （4）计时误差小于1ns； （5）具有点测与连续测量功能，连续测量时，扫描速率大于64次/秒； （6）具有可选的信号叠加、实时滤波、时窗、增益、点测与连续测量、手动与自动位置标记功能； （7）具有现场数据处理功能，实时检测与显示功能，具有多种可选方式和现场数据处理能力。 3、地质雷达应符合下列要求： （1）探测体的厚度大于天线有效波长的1/4，探测体的宽度或相邻被探测体可以分辨的最小间距大于探测天线有效波第一聂菲儿带半径。 （2）测线经过的表面相对平缓、无障碍、易于天线移动。 （3）避开高电导屏蔽层或大范围的金属构件。

4、地质雷达天线可采用不同频率的天线组合，技术指标为： （1）具有屏蔽功能； （2）最大探测深度应大于2m； （3）垂直分辨率应高于2cm。 5、现场检测 （1）测线布置 1、隧道施工过程中质量检测应以纵向布线为主，横向布线为辅。纵向布线的位置应在隧道的拱顶、左右拱腰、左右边墙和隧道底部各布置一条；横向布线可按检测内容和要求布设线距。一般情况线距8～12m；采用点测时每断面不少于6点。检测中发现不合格地段应加密测线或测点。 2、隧道竣工验收时质量检测应纵向布线，必要时可横向布线。纵向布线的位置应在隧道拱顶、左右拱腰和左右边墙各布一条；横向布线线距8～12m；采用点测时每断面不少于5个点。需确定回填空洞规模和范围时，应加密测线和测点。 3、三线隧道应在隧道拱顶部位增加2条测线。 4、测线每5～10m应有一历程标记。 （2）介质参数的标定： 检测前应对衬砌混凝土的介电常数或电磁波速做现场标定，且每座隧道不少于一处，每处实测不少于3次，取平均值为该隧道的介电常数或电磁波速。当隧道长度大于3km、衬砌材料或含水率变化较大时，应适当增加标定点数。

地质雷达

地质雷达在隧道超前地质预报中的应用 摘要：本文简要介绍了地质雷达基本原理及其探测深度、精度，并结合实例阐述了地质雷达的工程应用。 关键词：地质雷达；隧道超前地质预报；掌子面 引言 目前，我国修建大量穿越山岭的特长隧道。由于这些隧道大都处于地下各种复杂的水文地质、工程地质岩体中。为了摸清和预知周围的水文地质和工程地质条件，隧道地质超前预报显示出越来越重要的作用。在隧道开挖掘进过程中，提前发现隧道前方的地质变化，为施工提供较为准确的地质资料，及时调整施工工艺，减少和预防工程事故的发生非常重要。一、地质雷达基本原理及探测深度、精度 地质雷达( Ground Penetrating Radar, 简称GPR, 也称探地雷达) 是利用超高频(106Hz～109Hz)电磁脉冲波的反射探测地下目的体分布形态及特征的一种地球物理勘探方法。发射天线( T) 将信号送入地下，遇到地层界面或目的体反射后回到地面再由接收天线( R) 接收电磁波的反射信号，通过对电磁波反射信号的时域特征和振幅特征进行分析来了解地层或目的体特征(见图1)

图1 地质雷达反射探测原理图 根据波动理论，电磁波的波动方程为： P = │P│e-j（αx-αr）﹒e-βr（1）（1）式中第二个指数-βr是一个与时间无关的项，它表示电磁波在空间各点的场值随着离场源的距离增大而减小，β为吸收系数。式中第一个指数幂中αr表示电磁波传播时的相位项，α为相位系数，与电磁波传播速度V的关系为： V = ω/α（2）当电磁波的频率极高时，上式可简略为： V = c/ε1/2（3）式中c为电磁波在真空中的传播速度；ε为介质的相对介电常

第二讲 国内外地质雷达技术发展状况

第二讲国内外地质雷达技术发展状况（历史与现状） 探地雷达的历史最早可追溯到20世纪初，1904年，德国人Hulsmeyer首次将电磁波信号应用与地下金属体的探测。1910年Leimback和Lowy以专利形式在1910年的专利，他们用埋设在一组钻孔里的偶极子天线探测地下相对高的导电性质的区域，并正式提出了探地雷达的概念。1926年Hulsenbeck第一个提出应用脉冲技术确定地下结构的思路，指出只要介电常数发生变化就会在交界面会产生电磁波反射，而且该方法易于实现，优于地震方法[1,2]。但由于地下介质具有比空气强得多的电磁衰减特性，加之地下介质情况的多样性，电磁波在地下的传播比空气中复杂的多，使得探地雷达技术和应用受到了很多的限制，初期的探测仅限于对波吸收很弱的冰层厚度（1951，B.O.Steenson，1963，S.Evans）和岩石和煤矿的调查（J.C.Cook）等。随着电子技术的发展，直到70探地雷达技术才重新得到人们的重视，同时美国阿波罗月球表面探测实验的需要，更加速了对探地雷达技术的发展，其发展过程大体可分为三个阶段： 第一阶段，称为试验阶段，从20世纪70年代初期到70年代中期，在此期间美国，日本、加拿大等国都在大力研究，英国、德国也相继发表了论文和研究报告，首家生产和销售商用GPR的公司问世，即Rex Morey和Art Drake成立的美国地球物理测量系统公司（GSSI），日本电器设备大学也研制出小功率的基带脉冲雷达系统。此期间探地雷达的进展主要表现在，人们对地表附近偶极天线的辐射场以及电磁波与各种地质材料相互作用的关系有了深刻的认识，但这些设备的探测精度、地下杂乱回波中目标体的识别、分别率等方面依然存在许多问题。 第二阶段，也称为实用化阶段，从20世纪70年代中后其到80年代，在次期间技术不段发展，美国、日本、加拿大等国相继推出定型的探地雷达系统，在国际市场，主要有美国的地球物理探测设备公司（GSSI）的SIR系统，日本应用地质株式社会（OYO）的YL－R2地质雷达，英国的煤气公司的GP管道公司雷达，在70年代末，加拿大A－Cube公司的Annan和Davis等人于1998年创建了探头及软件公司（SSI），针对SIR系统的局限性以及野外实际探测的具体要求，在系统结构和探测方式上做了重大的改进，大胆采用了微型计算机控制、数字信号处理以及光缆传输高新技术，发展成了EKKO Ground Penetrating Radar 系列产品，简称EKKO GPR系列。瑞典地质公司（SGAB）也生产出RAMAC 钻孔雷达系统，此外，英国ERA公司、SPPSCAN公司，意大利IDS公司、瑞典及丹麦也都在生产和研制各种不同型号的雷达。80年代全数字化的GPR问世，具有划时代的意义，数字化GPR不仅提供了大量数据存储的解决方案，增强了实时和现场数据处理的能力，为数据的深层次后处理带来方便，更重要的是GPR 因此显露出更大的潜力，应用领域得以向纵身拓展。 第三阶段，从上个世纪80年代至今，可称为完善和提高阶段。在此期间，GPR技术突飞猛进，更多的国家开始关注探地雷达技术，出现了很多探地雷达的研究机构，如荷兰的应用科学研究组织和代尔夫大学，法国_德国的Saint-Louis 研究所（ISL），英国的DERA，瑞典的FOA，娜威科技大学和地质研究所，比利时的RMA，南非的开普敦大学，澳大利亚昆士兰大学，美国的林肯实验室和Lawrence Livermore国家实验室以及日本的一些研究机构等等。同时，探地雷达也得到了地球物理和电子工程界的更多关注，对天线的改进、信号的处理、地下目标的成像等方面提出了许多新的见解。GSSI公司在商业上取得了极大的成功，

探地雷达操作规程

探地雷达操作规程 （文件编号：****-010） 共1页第1页版本/版次：D/ 0 生效日期：2016-01-01 1. 目的 为了使检测员更好地熟悉和掌握检测仪器的操作方法，保证检测数据的科学、公正和准确性，特制定本规程。 2. 适用范围 适用于探地雷达仪器 3 操作步骤 3.1测试前的安装准备 检查所有部件是否带齐，包括：电池、雷达主机、数据线、处理器电源线、信号线、工具箱、备件、固定用绑扎带、记录本； 3.2试验/检测的工作程序 （1）测试连接。将地质雷达天线通过支架安装。 （2）在扫描前调试主机并对主机进行参数设置。 （3）打开电源，控制天线移动的人员根据操作主机的人员口令，将天线紧贴待测界面上匀速移动。 （4）测试结束。按下stop结束测试点，保存文件并退出； （5）拆除信号线，拆除天线，支架。 3.3扫描之前的仪器调试和参数设置 （1）菜单系统—>设置—>调用，选择所用的天线。 （2）系统—>单位垂直刻度设为时间，单位为ns （3）测程：900M天线探测混凝土的量程约为15纳秒，为使所有有效信号完全显示，一般设置为20ns （4）采样点数：一般设为512或1024 采样点数越多，扫描曲线越光滑，垂直分辨率越好。但是采样点数增大，使得扫 描速率下降 （5）每秒扫描数：64 （6）增益点数：2 （7）垂向高通滤波器：225MHz

（8）垂向低通滤波器：2500MHz （9）数据位：16位 （10）发射率：100 KHz，发射功率越高，采集速度越快，但若采集过高，易损坏雷达系统 （11）信号位置设为手动 （12）表面设为0 （13）调出完整的直达波（首波），调整延时参数 若检测结构与上次相同，可不再次设置以上参数，系统默认上次检测参数。 （14）增益设置为自动，增益函数手动设置，可以改变增益点数多少、并且可以调整各增益点的函数大小，进而调整信号强度。增益函数调整过大，在探测资料中可能 人为造成假象。设置方法为先设为手动，再设为自动。 编制/日期：批准/日期：

地质超前预报作业指导书

地质超前预报作业指导书 一、目的 为确保隧道施工安全质量，根据设计提供的工程及水文地质资料，结合地质超前预报，进行分析研究，制定完整的施工技术方案。做好技术、物质、机械设备的储备，避免地质灾害的发生。使之达到施工设计及施工规范的要求及工期目标的实现，特制订本作业指导书。 二、使用范围 本指导书适用于隧道黄土Ⅴ级围岩洞身段开挖施工。 三、依据 1、双线客运专线施工技术指南（报批搞）； 2、铁路隧道施工规范及验收规范《铁建设【2005】160号》； 3、铁路隧道喷锚构筑法技术规范《TB10108-2002》。 4、甬台温铁路施工图； 5、《铁路隧道施工规范》－TB10204-2002 6、《铁路隧道工程质量检验评定标准》－TB10417-98 四、加强隧道地质预报和围岩监控测量 山后隧道穿越地段工程地质条件复杂主要为粉质粘土、角砾土、粉砂岩及硅质岩层，隧道安全问题为隧道工程施工的重点。为此成立

专门的地质预报小组，工程施工中采用超前TSP-203型地质预报仪及BK2000型地质雷达进行探测预报不良地质，严格按新奥法原则进行施工，采用CRD、CD、台阶法进行施工，并建立完善的安全控制体系，确保施工安全。 五、超前地质预报 山后隧道根据地质特点，本着以“早预报、早预防”的原则组织施工，本隧道采用地质调查、TSP-203超前地质预报、钻孔超前探测、开挖面及其附近的地质观测素描和地质作用等综合手段，预测不良地质的位置、性质、规模和对施工的影响程度。 针对本隧有断层破碎带、岩溶等不良地质和设计阶段地质勘测异常区，采用超前地质预测方法主要有： 地质素描法进行预报；TSP203超前地质预报仪进行距离100m～200m的超前预报；采用地质雷达、红外探水仪、HSP水平声波反射法和超前地质钻孔进行距离在30m～50m的预报。 超前地质预报工作内容及方法分别见图5-1“主要地质预报工作范围图”和表5-2“各不良地质段采取的地质预报方法”。 图5-1 主要地质预报工作范围图

隧道超前地质预报作业指导书

×××标段隧道工程 隧道超前地质预报作业指导书 1、适用范围 本作业指导书适用于×××标段×××段范围内隧道及×××隧道洞口地段超前地质预报工作。具体内容包括：预报内容、预报分级、预报流程及要点。 2、作业准备 2.1内业技术准备 作业指导书编制后，在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，掌握有关技术问题，熟悉规范和技术标准。制定施工安全保证措施，提出应急预案。对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗前的技术培训，考试合格后持证上岗。 2.2外业技术准备 施工作业层中所涉及的各种外部技术数据收集。 修建生活房屋，配齐生活、办公设施，满足主要管理、技术人员进场生活、办公需要。 所有仪器已经到位，经过校验并在使用有效期限内。 3、技术要求 明确隧道超前地质预报作业工艺流程、操作要点和重要性，指导、规范隧道超前地质预报，保障隧道安全掘进。施工过程中必须将超前地质预报纳入施工工序管理，做到先探测、后施工，不探测不施工。 所使用的仪器具有合格的出厂证明及使用期限，并按相关要求进行质

量验收，有验收记录，并在有效使用期内。 4、施工程序与工艺流程 4.1 预报内容 （1）地层岩性，特别是对软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊土的预测预报。 （2）地质构造，特别是对断层、节理密集带、褶皱轴等影响山体完整性的构造发育情况的预测预报。 （3）不良地质，特别是溶洞、暗河、人为坑洞、放射性、有气体及高地应力等发育情况的预测预报。 （4）地下水，特别是对岩溶管道水、富水断层、富水褶皱轴、富水地层等的预测预报。 4.2 预报方法 （1）超前地质预报方法按预报原理可分为地质分析法、钻探法、物探法和超前导坑法。 ①地质分析法，包括地层分界线、构造线，地下和地表相关全分析、地质作图等。 ②钻探法，包括深水水平钻探、5～8m加深炮孔探测及孔内摄影。 ③物探法，包括地震波反射法、声波反射法、电磁波反射法、红外探测法等。 ④超前导坑法，包括平行超前导坑法、正洞超前导坑法。 （2）超前地质预报按长度可分为长距离预报（大于200m）、中长距离预报（30～200m）和短距离预报（小于30m）。

GSSI地质雷达 SIR-30采集软件安装指南

SIR-30E采集软件安装指南 美国劳雷工业有限公司 备注：本安装指南以松下电脑CF-19型号WINDOWS 7专业版32位系统为例，介绍利用原厂提供的安装程序第一次安装SIR-30E采集软件。其他情况均不适用。

目录 0笔记本电脑信息 (3) 0-1笔记本型号 (3) 0-2笔记本操作系统 (4) 1 SIR-30采集软件 (5) 1-0采集软件 (5) 1-1采集软件安装盘 (5) 1-2采集软件版本 (5) 2采集软件安装 (7) 2-0 以系统管理员身份运行 (7) 2-1创建计算机名、用户和组 (9) 2-2修改操作系统 (11) 2-3设置网络 (12) 2-4安装采集软件 (14) 2-5设置DCOM用户名和密码 (18) 3计算机配置 (22) 4采集软件测试 (23) 5参考文献 (24)

0笔记本电脑信息 0-1笔记本型号 用户新采购SIR-30E地质雷达主机，并且配备了CF-19型号松下全新笔记本电脑。 CF-19ZZ001MR型号电脑 CF-19笔记本电脑

0-2笔记本操作系统 笔记本操作系统截图信息如下： Windows 7专业版本，安装内存：4GB以上，系统类型：32位操作系统，Widnows 已激活正版操作系统。 Windows 7专业版 4GB内存32位操作系统

1 SIR-30采集软件 1-0采集软件 用户购买了SIR-30，SIR-30E主机，GSSI生产厂家会提供一个安装软件包(USB盘)给最终客户，请一定妥善保管，后期任何一次安装都需要该USB盘。 1-1采集软件安装盘 SIR-30采集软件安装信息内容如下： 1-2采集软件版本 打开安装软件根目录，进入INSTALL路径，最新版本为1.2.2.3 显示如下：

隧道衬砌地质雷达无损检测技术

隧道衬砌质量地质雷达无损检测技术 1 前言 1.1工艺概况 铁路隧道衬砌是隐蔽工程，用传统的目测或钻孔对其质量进行检测有较大的局限性；应用物理勘探的方法对隧道衬砌混凝土进行无损检测，可取得快速、安全、可靠的效果。 1.2工艺原理 电磁反射波法（地质雷达）由主机、天线和配套软件等几部分组成。根据电磁波在有耗介质中的传播特性，当发射天线向被测介质发射高频脉冲电磁波时，电磁波遇到不均匀体(接口)时会反射一部分电磁波，其反射系数主要取决于被测介质的介电常数，雷达主机通过对此部分的反射波进行适时接收和处理，达到探测识别目标物体的目的(图 1)。 图1 地质雷达基本原理示意图 电磁波在特定介质中的传播速度是不变的 ，因此根据地质雷达记录的电磁波传播时间ΔT ，即可据下式算出异常介质的埋藏深度H ： H V T =??2 (1) 式中，V 是电磁波在介质中的传播速度，其大小由下式表示： V C =ε (2) 式中，C 是电磁波在大气中的传播速度，约为3.0×108m/s ； ε为相对介电常数，不同的介质其介电常数亦不同。 雷达波反射信号的振幅与反射系统成正比，在以位移电流为主的低损耗介质中，反射系数可表示为： 212 1εεεε+-=r (3) 反射信号的强度主要取决于上、下层介质的电性差异，电性差越大，反射信号越强。 雷达波的穿透深度主要取决于地下介质的电性和波的频率。电导率越高，穿透深度

越小；频率越高，穿透深度越小。 2 工艺特点 电磁反射波法（地质雷达）能够预测隧道施工中衬砌的各种质量问题，分辨率高，精度高，探测深度一般在0.5m～2.0m左右。利用高频电磁脉冲波的反射，中心工作频率400MHz/900 MHz/1500 MHz； 采用宽带短脉冲和高采样率，分辨率较高； 采用可调程序高次迭加和多波处理等信号恢复技术，大大改善了信噪比和图像显示性能。 （1）操作简单，对工作环境要求不高； （2）对衬砌隐蔽工程质量问题性质判断一般精度较高，分辨率可达到2～5cm，检测的深度、结构尺寸以及里程偏差或误差小于10%，缺陷类型识别准确度达95%以上； （3）通过专业的RADAN 6.0分析软件，专业的技术人员可以迅速的完成数据处理等。 3 适用范围 地质雷达有其适用范围和适用条件，目标体与周围介质是否存在足够的电性差异，是探测工作是否有效的前提，这种电性差异就是介电常数；应根据不同的检测对象和检测要求选用不同的天线类型；适用条件，探测的目标体与周围介质有较大的介电常数差异并具有较好的反射条件；上覆层导电性较弱；目标体具有一定的体积，引起的异常有一定的强度；具有一定的探测对比资料。 该技术适用于隧道衬砌质量施工过程控制和竣工验收的无损检测。 4 主要引用标准 《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB 10753-2010） 《铁路隧道工程施工质量验收标准》TBl0417-2003 《铁路隧道衬砌质量无损检测规程施工规范》（TB10223-2004） 《铁路工程物理勘探规程》（TB10013-2004） 《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001） 《云桂铁路石林隧道地质雷达无损检测实施细则》 云桂铁路石林隧道相关设计图纸以及相关施工资料。 5 施工方法 1、检测前的准备工作: 收集隧道工程地质资料、施工图、设计变更资料和施工记录；

重要劳雷地质雷达处理步骤

GSSI软件RADAN地质雷达资料处理步骤 视图—工具栏（前四个打勾） 视图---状态栏（打勾）状态栏是屏幕显示窗口最下面的那一栏 剖面的线扫描图是每道的波形压缩成一条直线然后用颜色显示出来的。 1.打开软件RADAN，选择文件夹View?Customize（自定义）?Directories（存 放数据的地方）. 2.编辑文件属性，去除只读属性。打开文件File?Open(*.dzt)（原始数据）。 此选项为可选项，一般的.dzt文件不是只读的。 3.扫描信息预编辑：利用图标Edit?Select（选择时避开打的标记， 若选定段包含标记，可把标记避开分几次选）, 选择一段扫描剖面，切除多余扫描信息Cut，或者保存特定扫描剖面 Save。 4.文件测量方向掉转。打开文件，选择File?Save As ，打勾。 5.（针对连测）添加距离信息。测量轮测量直接获取距离概念。连续测量方式 加距离需要三步A) 编辑文件头内的距离信息Edit?File Header, 扫描/ 米[scans/m], 米/标记[m/mark]，B)编辑用户标记（用中文randan5软件时，标记编辑：1）标记类型user 2）编辑模式：添加 3）在线扫描图上需要标记的地方点一下，扫描数自动变化 4）转换—用户标记都转换为 复合标记），C)并利用距离归一化函数进行处理,Process?Distance Norm, ,打勾。（文件前、后没有被标记进去的，归一化后自动去掉。所以标记时一定要从有用的信息开始标，尾部有用信息结束处也要做标记。Usermark用户手标，diatmark测量轮自动打标。） 6.添加里程信息.A)Edit?File Header ?3D option?X start输入里程起点坐标. B)Edit?Edit database?regions ? x origGlobal输入里程起点坐标 ----apply.（此步骤可随时做） 7.水平刻度调整。 Process?Horizontal scale.叠加stacking、抽道 skipping（显示长剖面的整体效果）、加密stretching（波形比例加大，使小的目标体显示清楚）。 8.确定地面反射波信号位置Edit?File Header?position(ns)（把垂直刻度 调成时间显示，然后点地面位置（波尖），状态栏右下角有数值显示，把此数值的负值填到头文件的position里，然后实际深度从调整后的0向下算）。 9.调整信号延时信息，找到地面Process?Correct Position?delta pos (ns). 10.设置和修改介电常数，计算深度信息Edit?File Header?DielConstant。 （测量时的介电常数是虚的，但测出来的剖面图像是真的。通过软件改介电常数，然后软件自动算出来的深度是跟此介电常数相匹配的深度。介电常数求法：1.经验值2、钻孔法，若用钻孔时利用其钻孔深度来修正介电常数-----在头文件里填入不同的介电常数，然后看是否和钻孔真的深度匹配，然后修正介电常数直到和钻孔深度匹配为止。）

地质雷达探测技术说明C.doc

减免税进口仪器、设备说明 今有中国地质大学（北京）地球物理与信息技术学院进口Scintrex公司CG-5型重力仪一套。 一、仪器主要部分 1.灵敏系统：主要部件由一个矩形石英框架支撑着，用一个支杆固定在密封器顶盖上。灵敏系统的位移方式属角位移。 2.测量系统：由测读装置、测程调节装置及纵、横水准器等组成，测量出弹簧长度变化后经过电子系统转化成电流的大小，从而数字化将测量值显示到主机显示屏上。 二、仪器性能 相比较其他传统金属弹簧重力仪而言Scintrex公司生产的CG-5型重力仪不容易产生掉格现象从而保证了更高的测量精度和稳定性： （一）石英材料的滞后作用比金属材料小。对于悬挂承重的石英弹簧来说，一旦去掉承重，弹簧就会精确地恢复原状，而一个金属弹簧则会保持一定的记忆。Scintrex所制造的石英传感器是整体铸造，包括石英弹簧及其悬挂连接点是一个整体结构，它的滞后作用比类似的金属部件要小许多。

（二）传感器的所有联结点，象悬挂弹簧的支点和石英弹簧本身焊成一个整体。相反，金属弹簧重力仪的各种功能部件都是通过机械连接装配在一起的。所以整体熔凝的石英传感器不会出现部件之间的滑移或内部变形。这是使石英传感器不易产生掉格的又一个重要原因，也使它很少出现测试数据混乱的现象。 （三）石英弹簧比金属弹簧具有比较大的温度系数，并且石英弹簧传感器是垂直悬挂式弹簧，对于相同的重力值，它的弹簧伸长比金属弹簧重力仪中的金属弹簧小。三、仪器工作原理 Scintrex公司CG-5型重力仪采用无静电熔凝石英材料做为传感器，是基于一种垂直悬挂式石英弹簧，弹簧末端的重锤上悬挂一根测量弹簧。当作用在重锤上的重力发生变化时，可以伸缩测量弹簧，使摆杆改变原来的静平衡位置。这样通过测量弹簧的伸缩量来测定重力的变化。重力变化同弹簧的伸缩量成线性关系，从而勘探地表重力场变化的先进仪器。 通过测定地表各点上的重力加速度的值，对地下介质和地质体的分布做出推断。 四、仪器技术参数 传感器类型：无静电熔凝石英 测量范围：8000mGal，不用重置 自动修正：潮汐、仪器倾斜、温度、噪声、地震噪声 尺寸：30cmX21cmX22cm 重量（含电池）：8kg 电池容量：2X6Ah(10.78V) 袖珍锂电池 功耗：25°C时4.5W 工作温度：-40～+45°C 环境温度修正：通常0.2microGal/°C 大气压力修正：通常0.15microGal/kPa 磁场修正：通常1microGal/Gauss(微伽/高斯) 五、仪器在教学中的应用 该仪器是我院“地球物理学”专业和“地球探测与信息技术”专业勘探地质构造、

隧道超前地质预报(地质雷达法)施工作业指导书

超前地质预报（地质雷达法）施工作业指导书 1.适用范围 适用于铁路隧道工程超前地质预报（地质雷达法）施工作业。 2.作业准备 2.1施工前应充分掌握隧道设计图纸及相关文件内容，并及时与现场进行核对，以确定合适的超前地质预报方法并配备相应机具设备。根据施工图设计要求及现场实际情况做好超前地质预报作业技术交底。 2.2熟悉《铁路隧道超前地质预报技术规程》（Q/CR9217-2015）、业主下发有关超前地质预报的管理办法等文件要求。 2.3将隧道超前地质预报工作纳入正常的施工工序管理，建立完善的信息收集和信息反馈系统。 2.4熟悉了解已有勘察资料，掌握掌子面所处地段的地层岩性、构造特征、不良地质及水文地质特征。 2.5熟悉了解其他预报手段探测成果，分析判断掌子面所处地段工程地质与水文地质特征可能出现的差异（与勘察成果比较）。 3.技术要求 3.1技术指标 3.1.1地层岩性预报，特别是针对软弱夹层、破碎地层及特殊岩土的预测预报。 3.1.2地质构造预报，特别是针对断层、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完整性的构造发育情况的预测预报。 3.1.3不良地质预报，特别是针对瓦斯等发育情况的预测预报。 3.1.4地下水预测预报，特别是针对富水断层、富水褶皱轴、富水地层中的裂隙水等发育情况的预测预报。 3.2技术标准 3.2.1探明断层的性质、产状、富水情况、在隧道中的分布位置、断层破碎带的规模、物质组成等，并分析其对隧道的危害程度。 3.2.2测定瓦斯含量、瓦斯压力、涌出量、瓦斯放散初速度等，评价隧道瓦斯严重程度及对工程的影响，提出技术措施建议等。 4.施工程序与工艺流程 4.1 施工程序 隧道地质复杂程度分级→超前地质预报设计→编制超前地质预报实施方案→超前地 质预报实施→地质综合分析→提交地质预报成果报告→隧道实施方案根据地质预报结论 变更设计或方案后实施。 4.2工艺流程 详见下页 5.施工要求 5.1施工准备 5.1.1根据施工图设计要求及现场实际情况做好超前地质预报作业技术交底。 5.1.2超前地质预报施工前应熟悉相应隧道的设计图纸，核对地质资料。 5.1.3根据检测方法准备好各种施工机械和检测仪器，配备相应的专业人员。 5.1.4检测之前对仪器进行检查，确保能正常运行。 5.1.5准备好预测使用的各种材料。

地下管线探测作业指导书

中国水利水电第三工程局勘测设计研究院 地下管线探测施工 编制 审核 接受人 日期 中国水利水电第三工程局勘测设计研究院 二○一二年十二月

地下管线作业指导书 1 适用范围 本工法可广泛适用于市政工程和其他工程中由水泥、陶瓷和塑料材料构成的非金属管线、由铸铁、钢材构成的金属管线、由铜、铝材料构成的电缆等各种地下管线的探测。 2 参考文件 （1）《城市地下管线探测规程》 CJJ61-2003/J271-2003 （2）《城市测量规范》 CJJ/T8-2011； （3）《全球定位系统城市测量技术规程》 CJJ73—97。 3 资源配置 3.1 设备配置 （1）地质雷达PROEX型l套，配备250MHz、500MHz屏蔽天线； （2）管线探测仪l套； （3）全站仪1台； （4）GPS接收机1台。 3.2 人力资源 管线探测专业性强，技术含量高，因此该项工作宜委托给具备专业资质的合作队伍实施。现场配备技术人员和普通劳工协助实施。人力配置如下：检测工程师2人，技术工程师1人，测量工程师2名，普通劳工 2人。 4 地下管线探测工艺流程及操作要点 4.1 地下管线探测工艺流程

确定工作范围，工作对象 搜集原始资料 现场踏勘，验证搜集的资 现场踏勘，记录已知管线 探测方法验证 编写施工方案 现场探测 资料汇总 图1 地下管线探测工艺流程图 4.2 确定工作范围，工作对象 4.2.1 确定工作范围 施工场地地下管线探测应在工程施工开挖前进行，其范围应包括开挖以及可能受开挖影响的地下管线安全的区域，探测以上场地的管线走向、位置、深度，避免开挖或非开挖作业时，破坏地下管线，造成严重的后果。 4.2.2 确定工作对象 地下管线探测前，需搞清楚所测区域地下管线的种类，根据不同的地下管线种类以便选用合适的探测方法，地下管线主要包括以下几个类别: （1）由水泥、陶瓷和塑料材料构成的非金属管线，如排水管（雨水、污水、雨污合流）、工业管线或某些给水管线（生活用水、生产用水、和消防用水）等； （2）由铸铁、钢材构成的金属管线，如给水，燃气（煤气、液化气、天然气）、供热等工业管线； （3）由铜、铝材料构成的电缆（其外用钢铠、铝或塑料包装），如电力电缆（供电、路灯、电车）、通讯电缆（军用光缆、通信光缆）等和有线电视电缆等。

地质雷达操作规程

地质雷达操作规程 Prepared on 24 November 2020

地质雷达法检测操作规程 1、地质雷达法适用范围 地质雷达法可用于地层划分、岩溶和不均匀体的探测、工程质量的检测，如检测衬砌厚度、衬砌背后的回填密实度和衬砌内部钢架、钢筋等分布，地下管线探查及隧道超前地质预报等。 2、地质雷达主机技术指标： （1）系统增益不低于150dB； （2）信噪比不低于60dB； （3）采样间隔一般不大于、A/D模数转换不低于16位； （4）计时误差小于1ns； （5）具有点测与连续测量功能，连续测量时，扫描速率大于64次/秒； （6）具有可选的信号叠加、实时滤波、时窗、增益、点测与连续测量、手动与自动位置标记功能； （7）具有现场数据处理功能，实时检测与显示功能，具有多种可选方式和现场数据处理能力。 3、地质雷达应符合下列要求： （1）探测体的厚度大于天线有效波长的1/4，探测体的宽度或相邻被探测体可以分辨的最小间距大于探测天线有效波第一聂菲儿带半径。 （2）测线经过的表面相对平缓、无障碍、易于天线移动。

（3）避开高电导屏蔽层或大范围的金属构件。 4、地质雷达天线可采用不同频率的天线组合，技术指标为： （1）具有屏蔽功能； （2）最大探测深度应大于2m； （3）垂直分辨率应高于2cm。 5、现场检测 （1）测线布置 1、隧道施工过程中质量检测应以纵向布线为主，横向布线为辅。纵向布线的位置应在隧道的拱顶、左右拱腰、左右边墙和隧道底部各布置一条；横向布线可按检测内容和要求布设线距。一般情况线距8～12m；采用点测时每断面不少于6点。检测中发现不合格地段应加密测线或测点。 2、隧道竣工验收时质量检测应纵向布线，必要时可横向布线。纵向布线的位置应在隧道拱顶、左右拱腰和左右边墙各布一条；横向布线线距8～12m；采用点测时每断面不少于5个点。需确定回填空洞规模和范围时，应加密测线和测点。 3、三线隧道应在隧道拱顶部位增加2条测线。 4、测线每5～10m应有一历程标记。 （2）介质参数的标定： 检测前应对衬砌混凝土的介电常数或电磁波速做现场标定，且每座隧道不少于一处，每处实测不少于3次，取平均值

地质雷达检测技术及应用

收稿日期:2007-07-18 作者简介:薛桂玉,男,武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,工程师。 文章编号:1001-4179(2008)05-0084-02 地质雷达检测技术及应用 薛桂玉1 　刘道明2 　余志雄1 　谭　敏 2 (1.武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉430072;　2.长江水利委员会设计院,湖北武汉430010) 摘要:地质雷达检测技术是一种高精度、连续无损、经济快速、图像直观的高科技检测技术。在工程地质、岩土工 程、地基工程、道路桥梁、混凝土结构无损探伤等领域应用较广。介绍了地质雷达的工作原理,并对地质雷达检测技术应用于水电工程的滑坡体和库区溶洞探测的效果进行了分析,该技术能快速准确地探明滑坡体覆盖层厚度和库区溶洞分布,且有经济、快速、无损、直观等优点。关　键　词:地质雷达;无损检测技术;滑坡体;溶洞中图分类号:P225.1 文献标识码:A 地质雷达(又称探地雷达,Ground Penetrating Radar ,简称GPR )检测技术是一种高精度、连续无损、经济快速、图像直观的高科技检测技术。它是通过地质雷达向物体内部发射高频电磁波并接收相应的反射波来判断物体内部异常情况。作为目前精度较高的一种物理探测技术,地质雷达检测技术已广泛应用于工程地质、岩土工程、地基工程、道路桥梁、文物考古、混凝土结构探伤等领域。 1　地质雷达的工作原理 地质雷达仪器主要由控制单元、发射天线、接收天线、笔记本电脑等部件组成。工作人员通过操纵笔记本电脑,向控制单元发出命令;控制单元接收到命令后,向发射天线和接收天线同时发出触发信号;发射天线触发后,向地面发射频率为几十至几千兆赫的高频脉冲电磁波;电磁波在地下传播过程中,遇到电性不同的界面、目标或局域介质不均匀体时,一部分电磁波反射回地面,由接收天线接收,并以数据的形式传输到控制单元,再由控制单元传输到笔记本电脑,以图像的方式显示。对图像进行处理分析,便可得出地下介质分布情况,从而实现检测的目的。其工作流程如图1所示。 按照现场测量和数据采集技术,地质雷达检测技术可以分为剖面法、宽角法、多天线法等几种方法。其中最为常用的是剖面法,即发射天线和接收天线以固定间隔距离沿测线同步移动的一种测量方法。发射天线和接收天线同时移动一次便获得一个记录。当发射天线与接收天线同步沿测线移动时,就可以获得一系列记录组成的地质雷达时间剖面图像。其中横坐标为天线在地表测线上的位置,纵坐标为电磁波从发射天线发出经异常介质反射回到接收天线的双程走时。 当发射天线与接收天线之间的距离相对天线与异常介质的距离很小时,可以近似认为双程走时正比于天线与异常介质的距离。又由于电磁波在介质中的传播速度V 与介质的相对介电常数εr 有如下关系: V =c Πεr (1) 式中c 为真空中的电磁波传播速度,一般c =0.3m Πns 。因此, 当异常介质呈面状(如断层)时,在地质雷达剖面图上得到的异常面与实际界面相似;当异常介质呈点状(如洞穴)或线状(钢筋、水管)且走向与测线方向垂直时,在地质雷达剖面图上得到的异常面呈抛物线状(如图2)。根据这个特征,我们可以判断出异常介质的形状,并确定其位置。 图1　地质雷达工作流程示意 2　地质雷达检测技术探测滑坡体 2.1　某水电站滑坡体简介 某水利枢纽由主坝、副坝、泄洪、引水洞、发电站及竹木过坝 等建筑物组成。滑坡体位于大坝左岸电站进水口上游山坡中部坳坡段。右下侧边缘距引水洞进口仅20m 左右。滑坡体顶部边缘高程130～135m ,滑坡脚高程103m 。大致从南西向东北(即向库内)方向滑动,其东西长80～120m ,南北宽70～90m ,分布面积约8000m 2,体积约10万m 3。滑坡体地段第四纪覆盖层较深,主要为粘土、风化土,部分含碎石,多与下伏母岩有关,局 第39卷第5期人　民　长　江Vol.39,No.5 2008年3月 Y angtze River Mar.,　2008