探地雷达的使用

合理化建议及技术改进成果呈报表

填报单位：赤道几内亚项目部（公章） 2010年12月16日

探地雷达以反射波波形的形式来反映地下目标体的特征，只要所探测的目标体与周围土壤介质有就会产生反射波。不同形状的目的体的反射波形具有不同的特征，PE 等塑料管道的特征反射波形，水泥管的特征反射波形，金属管及电缆的特征反射波形，非金属管的管底反射波形，管顶的多次反射波形，地层分界面的反射波形，管沟边缘的折射波形，未扰动土的平整波形，扰动土及回填土的杂乱波形，以及其它地地下管线的特征反射波形为规则的双曲线形态，有别于水平体的水平直线波形和其它不规则体的杂乱波形，因而可以从雷达图象中有效识别出来。此外，分析波形的特征，可以进一步知道是金属管还是非金属管、平面位置、管顶埋深和大概管径等信息。因此，雷达探测方法具有直观的可视化探测结果，能够直接读取管线的平面位置和埋深；不仅能够探测金属管线，更能够探测非金属管线；具有高精度的水平定位与垂向定位能力，能够有效探测密集管线。

探地雷达的工作原理 雷达图象的生成过程

。

探地雷达在桩基检测中的应用

探地雷达在桩基检测中的应用 于涛 （中铁十九局集团第三工程有限公司） 摘要介绍了探地雷达工作原理与在桩基中的检测方法，探讨了探地雷达在桩基检测中的应用现状。关键词探地雷达桩基 桩基础属隐蔽工程，为了保证桩基础的安全可靠，桩基的质量检查至关重要。常规桩基工程的检测方法如静载荷试验、高应变、低应变等已经日趋完善，但是随着工程目的的多样化和质量要求的提高，许多建筑工程中的桩基设计和施工工艺较为特殊，使得建立在杆状模型的一维波动方程理论基础之上的常规检测手段无能为力［&］。基于以上情况，常使用地质雷达探测作为桩基常规检测方法的有力补充，这正好发挥了其高分辨率、高准确性的特点，同时可以数据处理和图像解释，有其独特的效果。 地质雷达是目前精度最高的物探仪器之一，广泛应用于工程地质、岩土工程、地基处理、道路桥梁、文物考古、混凝土结构探伤等领域［!］。探地雷达能探测#"’(")深度，一般能满足工程勘测的需要［#］。但对于以钢筋混凝土为主要材料的桩基，其电性性质与周围土体有明显差异，而且介质性质较均匀，探测深度可能会增加，另外雷达剖面会有较好的效果。 &探地雷达的基本原理 探地雷达是利用高频电磁波（&*+,’&-+,）以宽频带短脉冲的形式，在地面通过发射天线（!）将信号送入地下，经地层界面或目的体反射后回到地面，再由接收天线（"）接收电磁波反射信号，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信息的方法。 当发射天线向地下发射高频宽频带短脉冲电磁波时，遇到不同介电特性的介质就会有部分电磁波能量返回，接收天线接收反射回波并记录反射时间。电磁波在岩土介质中的传播速度为： !#$%" !. 式中：$为电磁波在真空中的传播速度，约为"/#)?01$&；".为相对介电常数。 电磁波在介质中传播时，其路径$波形将随所通过的介质的电性质及几何形态而变化，根据接收到波的旅行时间（亦即双程走时）、幅度、频率与波形变化资料，可以推断介质的内部结构以及目标的深度、形状等，利用电磁波在介质中的波速和旅行时间可以计算介面深度（&2’3(4!）。当发射天线沿欲探测物表面移动时就能得到其内部介质剖面图像，其工作原理见图& 。反射脉冲的信号强度，与界面的波反射系数和穿透介质的波吸收程度有关。 〔收稿日期〕!""#$"#$!%

探地雷达在公路检测中的应用

探地雷达在公路检测中的应用 发表时间：2018-09-17T15:24:06.533Z 来源：《基层建设》2018年第25期作者：朱学荣 [导读] 摘要：探地雷达是探测地下目标的无损探测技术，具有探测速度快、分辨率高、可连续探测、操作方面灵活、费用低等特点，在我国工程勘察中应用愈发广泛。 身份证号：62012119660228XXXX 摘要：探地雷达是探测地下目标的无损探测技术，具有探测速度快、分辨率高、可连续探测、操作方面灵活、费用低等特点，在我国工程勘察中应用愈发广泛。现就探地雷达勘探技术工作原理、测量参数以及探地雷达在公路检测中的应用展开总结性分析，以提升业内同行对探地雷达的应用认知。 关键词：探地雷达；公路检测；工作原理；测量参数；应用 交通是国民经济发展中的基础产业，所谓“交通带来经济”，不仅提升了国民生活水平，同时也加速了整个社会经济的发展。加强公路工程质量、运行状态的检测，是维持我国公路建设发展的重要内容，同时也是确保交通安全的重要途径[1]。探地雷达技术的研发在公路检测工作中起到了重要作用，保障了公路工程质量与公路工程的实时维修，减少了因质量引起的重大事故，现就探地雷达在公路检测中的应用展开分析，提出几点对该技术的认识，为业内同行提供参考。 一、探地雷达勘探技术的应用原理 探地雷达（Ground Penetrating Radar，GPR）又被称为探测雷达、地下雷达、地质雷达、脉冲雷达等，指的是面向地质勘探目标，借用高频脉冲电磁对地质目标内部结构的探测方法，具有高精度、高效率、无损等特点。探测中通常具备发射部分与接收部分，前者主要用于高频脉冲的产生与发射，而接收部分则由接收机、信号方法器、接收天线、信号处理等设备组成，主要借用电磁波对不同介质的折射、绕射、反射、散射、吸收等物理现象完成检测，其应用机理主要为：借助不同频率电磁波可随着不同介质传播速度差异性等特点，探地雷达通过向地下发射高频电磁波，以获得低些不同介质的反射波，并完成信息的分析，最终绘制出该区域雷达图形，以便于工程施工期间对地下介质实际情况的了解。 在公路工程检测期间，公路基层、面层、路基等材料介电常数均不同，这为探地雷达的实际应用创造了先决条件。电磁波在传播期间，在遇到差异性介电常数时可出现反射情况，介质的不同介电常数也不一致，如空气介电常数多为1，公路面层沥青、混凝土则分别在4~7左右，公路路基、基层则多数超过8[2]。此类明显的介电常数划分为探地雷达监测提供了重要技术支持。通过获悉电磁波反射时间、脉冲波形。、速度等测量，可准确获得公路各项基线参数，以此判定异常物位置，路基密实程度、路面材料厚度等。 二、探地雷达测量参数影响 1、地界面的回波 探地雷达检测中，界面回波信号是反应道路介质的主要参数，但由于公路原始波形相对复杂，如何区分路面与路基反射回波，是探地雷达技术的主要探究内容。事实上，目前绝大多数干扰波表现稳定，在实际勘探期间均有对应的措施进行干预，减少对反射波的影响。在探地雷达的使用中可对含界面反射波、非含界面反射波予以不同回波信号分析，以便确定底界面回波信号，获悉底界面回波时间，值得注意的是，操作中需充分应用已获得探测点进行探测参考，并比对探测图像中多个探测点，或利用已获得的反射波形展开区分、确定。 2、确定地面零点 如何确定地面零点是公路工程测量中重要内容，可对道路地面厚度检测结果造成直接影响。实际工作期间，主要借助金属板进行地面零点的确定，即：于天线下方置放金属板，以此在显示屏中获得全反射波形，通过比对雷达波与路面发射波，以确定地面零点情况。 3、标定介电常数值 路面介电常数值在很大程度上直接决定了路面厚度值的准确性，在探地雷达勘探中意义重大。但因路面材料结构、密实程度、潮湿度等因素差异，均会对路面介电常数值造成影响，以至于引起整个探地雷达勘探作业的正常开展。因此，在钻孔取样中应选在探测图像均匀的地方标定介电常数值，以确保检测结果的可靠。其次，特殊地段，如面层较厚与较薄的介电常数值同样存在差异性，因此在取样标定期间，需选择对应的介电常数值，以确保探测精度，不仅如此，在整个施工前，应综合考虑整体路面的结构变化与材料更换情况，以保证介电常数准确性。 4、正确选择天线频率 探地雷达在勘探期间，路面厚度的不同可对其天线频率造成影响，如高速路段的建设，其路面硬度要求为25.0cm，而普通路面厚度则仅需15.0cm即可，因此施工期间其具体数值应选择适宜的天线中心频率，以满足施工期间对接受天线的要求，保证反射波清晰与最佳探测效果。另外酌情考虑天线宽度与路面最小尺寸对天线频率造成的影响。 三、探地雷达勘探技术的应用 1、检测路面层厚 在整个公路工程质量的评估中，公路路面厚度是主要评价内容，采用探地雷达技术检测公路路面厚度具有必要性，是确保公路面层厚度符合工程设计的关键，同时利于公路后续的使用、维护、修复等工作的开展。在检测路面厚度中，探地雷达主要利用电磁波在曾界面反射时间、传播速度等因素综合考量，并随着探地雷达设备、仪器、技术等进步，为整个检测工作精确性提供了助力。探地雷达在使用中其无损性优势，在很大程度上避免了传统钻孔取芯的局限性，如减少对路面的损害、增加了施工工作量、降低了工作效率等。在有关数据调查中显示，我国探地雷达检测路面厚度误差率仅在3.0%左右，在保留检测客观性、准确性的基础上，减少了人力与经济的不必要浪费[3]。 2、总结路基病害 路基病害是造成整个公路质量的基础因素，广泛存在于现实工程中，不仅可导致面层；裂隙、层面脱空等路面变化，甚至引起面层二灰结石层、路床及其床下软弱，对整个公路造成更大危害性。探地雷达勘探利用电磁波探测，可发现路基沉降等引起的空洞、暗穴、坍塌等现象，并确定地基软弱层位置，了解其软弱层影像因素，制定有效的解决方案[4]。 3、检测维修质量 公路建设完成后，加强对公路质量的维修、维护是确保工程使用安全的保障，探地雷达勘探技术可实现地质的快速探测，了解公路病害有无针对性解决，加上探地雷达实时成像技术，在公路维修质量方面具有重要意义。

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：

国内探地雷达与国外的差别

国内探地雷达与国外的差别 随着世界经济建设和材料科学的发展，对地下非金属类目标探测技术的需求变得愈来愈迫切，六十年代末期得到发展的时域电磁场理论和相关的电子技术，进一步推动了毫微秒脉冲地下目标探测设备—探地雷达（GPR）的研制和应用。现在，国内外兴起了利用探地雷达进行地下目标无损探测的研究和应用热潮，探地雷达在城建、交通、地质、考古、国防等部门中扮演着越来越重要的角色。 在军方及地质与勘探部门的持续支持下，中国电波传播研究所在地下目标高分辨率探测领域，已开展十余年的研究工作,目前已经研制成功LTD系列多种型号的探地雷达产品,其中全数字化LTD-10一体化探地雷达具备携带方便、功能强、性能稳定等特点，既可以用于公路、隧道面层厚度检测，又可以用于地下较深层目标的探测，已广泛应用于军事和民用各领域。 但随着应用范围的不断拓宽，现场对尚处于成长期的探地雷达提出越来越高的技术要求，其中探测深度和分辨率的矛盾显得越来越明显，作者在此抛砖引玉，希望更多的科研院所、学校和现场应用部门加入到无损探测技术研究中来，通力合作，尽快使电磁波传播理论和探地雷达应用技术有大的突破。 工作原理 LTD探地雷达工作时，在雷达主机控制下，脉冲源产生周期性的毫微秒信号，并直接馈给发射天线，经由发射天线耦合到地下的信号在传播路径上遇到非均匀体时，产生反射信号。位于地面上的接收天线在接收到地下回波后，直接传输到接收机，信号在接收机经过整形和放大等处理后，经电缆传输到雷达主机，经处理后传输到微机。在微机中对信号依照幅度大小进行编码，并以伪彩色电平图/灰色电平图或波形堆积图的方式显示出来，经事后处理，可用来判断地下目标的深度、大小和方位等特性参数。 系统组成 探地雷达系统主要由LTD-10一体化雷达主机、天线、综合控制电缆、测距轮及其它相关配件和随机附送软件组成。 与国外部分品牌主机设计不同，探地雷达采用工控机和雷达主机一体化设计，与随机附送软件（包括实时采集软件和事后处理软件，两者都是全中文界面）配合，利用键盘或鼠标就可完成数据采集和后处理工作。其中，实时采集软件为用户提供分别在DOS和Windows2000

路用探地雷达在公路病害探测中的应用

路用探地雷达在公路病害探测中的应用 路用探地雷达在公路病害探测中的应用路用探地雷达在公路病害探测中的应用 黄成1，王正2，俞先江2 （1.中国铁建港航局集团有限公司，广东珠海519020；2.中设设计集团股份有限公司，江苏南京210005） 摘要：在公路改扩建或常规性养护定期检测中，采取常规的手段比较难以发现路面 结构内部病害。文章结合数值模拟和理论分析，研究探地雷达在公路路面病害探测中的应用，分析了路面内部结构不同病害的典型频谱图和波形特征，并将研究成果应用于工程实 践中，取得了良好的效果。文章研究成果有助于更方便的应用探地雷达对路面病害进行探测，从而为公路的改扩建和常规养护提供参考和建议，同时对探地雷达在公路路面的广泛 应用也有一定的促进作用。 关键词：探地雷达；路面；病害；探测 探地雷达的发展伴随着高速公路的建设应运而生，探地雷达（Ground Penetrating Radar，简称GPR，又称地质雷达），是应用地球物理学的一个新的分支，从20世纪80年代后期开始应用于公路检测。探地雷达检测技术具有快速高效、无损、高精度、操作方便、检测内容丰富等优点，逐渐受到公路部门的重视，并在公路质量检测中得到越来越广泛的 应用。探地雷达除了常规的应用于路面结构层厚度检测外，还能够对路面内部结构的脱空、空洞、裂隙、沉陷和严重疏松等病害隐患进行探测，能够较全面的反映出路面内部结构技 术状况，具有实时连续、高精度、快速和无损等特点。 1 探地雷达检测原理 探地雷达是通过向地下发送一种高频宽带电磁波。电磁波在地下介质传播过程中，当 地下目标体的介质存在差异时，如脱空、空洞、富水、分界面，电磁波就会发生反射。在 对反射雷达波进行处理和解译的基础上，根据接收到的雷达波形、强度、介电常数、双程 走时等参数进而推断地下目标体的空间位置、结构及几何形态，进而对地下隐蔽目标物的 探测。 探地雷达由主机、天线、电缆以及打标器等组成，针对路面结构病害检测时，一般选 取400MHz、900MHz的天线，探测深度在1.5m以内，能够满足检测要求。 探地雷达探测示意图如图1所示。探地雷达进行地下目标体检测时，理论基础为反射 系数R，它依赖于介质波阻抗之间的差异性。 图1 探地雷达探测示意图

解读我国探地雷达的应用现状及展望

解读我国探地雷达的应用现状及展望 发表时间：2019-04-26T16:27:00.530Z 来源：《基层建设》2019年第4期作者：李柯辉[导读] 摘要：本文从建筑工程质量检测、岩土工程勘察及地质勘探、城市基础设施探测、公路、铁路质量检测、水利工程探测、考古探测、军事及安全领域等方面，对我国探地雷达的应用现状进行了说明，并阐述了我国探地雷达的应用展望，以期为促进我国对探地雷达技术的更好应用，推动我国更多领域的发展提供参考。 广东省公路工程质量监测中心广东广州 510500摘要：本文从建筑工程质量检测、岩土工程勘察及地质勘探、城市基础设施探测、公路、铁路质量检测、水利工程探测、考古探测、军事及安全领域等方面，对我国探地雷达的应用现状进行了说明，并阐述了我国探地雷达的应用展望，以期为促进我国对探地雷达技术的更好应用，推动我国更多领域的发展提供参考。 关键词：探地雷达；应用现状；展望引言 就探地雷达而言，其在我国之中也被称为地质雷达，于应用方面主要是通过对频率在106到109Hz的超高频脉冲电磁波的利用，来实现对地下介质所具有的分布特征方面的有效探测的一种地球物理方法，且在近年来的不断发展之中，其在应用范围方面也愈加广阔，呈现出一片大好的应用前景。 一、我国探地雷达的应用现状 （一）在建筑工程质量检测之中的应用对于建筑工程领域而言，其一系列工作的开展，都需要相应的数据作为支撑，也就是说其对于数据本身的可靠性方面的要求较高，但就实际情况而言，其中包含了很多具有较高隐蔽性的工程，若仅仅通过常规手段展开数据的获取，则存在较大的困难。但就我国当前阶段的探测雷达技术应用而言，其在建筑工程质量检测领域之中的应用具有较为良好的成效，能够对以上的问题良好的解决，其能够针对建筑工程建设施工之中，缺陷部位与完好部位介质之间的介电常数差异性的对比，来对其中存在的较为隐蔽的质量缺陷良好的探测出来，以便于对缺陷部位问题进行及时的了解及补救。在探地雷达技术实际应用于建筑工程质量检测之中时，其往往是在建筑物的结构及探伤、混凝土浇筑的质量、保护层厚度及其中钢筋的分布情况等方面发挥相应的探测作用。 （二）在岩土工程勘察及地质勘探之中的应用在岩土工程勘察及地质勘探工作的开展之中，常规的地质勘查方法都是以钻孔勘查为主，其虽然发挥了一定的作用，但因勘查的过程之中其钻孔的数量毕竟有限，使之难以对工程建设开展区域地下地层的分布情况及相应的特征全面的掌握，这便会对工程实际的建设开展带来一定的质量及安全方面的隐患。此时，在建设所在区域地质勘查工作之中对探地雷达加以应用，能够对其快速且大面积普查的优势加以发挥，进而能够对传统钻孔勘查的缺陷加以弥补，实现对地下之中的障碍物分布情况、回填土所具有的厚度、地下断裂发育以及地层分层特征等方面的情况及内容拥有较为全面的了解，进而能够为岩土工程整体设计施工的开展提供有利依据。此外，在实际开展岩土工程勘察及地质勘探时，将探地雷达技术与其他技术相结合，能够实现对地基及矿产资源调查、地层划分、断层及断裂查找、水文地质勘察等方面情况的良好勘察，以便于拥有更高依据的开展施工操作。 （三）在城市基础设施探测之中的应用在城市整体的运行过程之中，其基础设施探测工作的开展必不可少，且所包含的内容较多，有地下空洞、金属及非金属管线探索、突发工程事故抢险、城市路面坍塌等等，但又因为城市之中本身的环境条件较为复杂，存在电磁干扰、机械振动等多方面的干扰源，致使大多数探测方法的开展都难以达到相应的探测效果。此时，应用探地雷达技术其本身的天线具有一定的屏蔽功能，使之能够无惧干扰正常开展探测工作，尤其是在桩基及复合地基等基础工程之中，能够实现对地基加固效果方面的准确检测。 （四）在公路、铁路质量检测之中的应用随着近年来我国公路及铁路领域的飞速发展，因探地雷达技术本身所具有的优势，使之在以上领域之中获得了较为广泛的应用，对其分别进行说明，则可分为以下几点。第一点，在公路建设方面，充分发挥了探地雷达的探测精度及速度方面的优势，使之能够在公路路基、路基病害检测、桥梁结构及沥青厚度的检测方面良好的发挥作用，经由相应的雷达图像，能够实现对缺陷部位的清晰观看。第二点，在铁路建设方面，探地雷达技术已经在包括翻浆、裂缝、孔洞等在内的路基病害检测、路基岩溶、采空区等方面的探测工作之中发挥了作用，并达到了较为良好的应用效果。就近年来的发展情况来看，探地雷达于铁路路基领域之中的应用，已经由原本的未经运营状态之下得到铁路线路探测，逐渐向处于通车运行状态之下的铁路线路方向发展，且正在着力开展轨道车载式铁路路基质量检测系统的大力研发工作[1]。 （五）在水利工程探测之中的应用就探地雷达技术而言，其在我国水利工程领域之中的应用，主要是在工程开展前期的滑坡体与基岩埋深方面的勘察工作，中期的水利工程施工质量、堤坝隐患探测等方面的应用，不仅仅能够对整体的施工开展及施工质量提供保障，还能够对施工整体的进度及质量控制工作的开展达到一定的促进作用。其中，探地雷达应用效果最佳的便是在水利工程的质量检测及地把隐患问题的探测方面，仅仅在这两个方面的应用，便已经帮助水利工程建设解决了诸多的施工问题[2]。 （六）在考古探测之中的应用在考古这一领域之中，探地雷达技术的应用本身便拥有较高的优势，其能够通过其优越的低下探测能力，实现对低些埋藏物、地下墓穴、古遗址及古文化层埋深等方面的良好探测及调查，进而能够提升考古的整体水平，但就当前阶段的发展而言，虽然我国于此方面的起步较晚，但到目前为止已经取得了一定的成就，如我国的中国地质大学便利用这一技术，开展了针对位于甘肃省的敦煌莫高窟这一古遗迹的探索及研究工作。 （七）在军事及安全领域之中的应用就我国而言，与国外的许多国家相比，将探地雷达技术应用于军事及安全领域的开展年限较短，于我国而言仍旧属于拓展及探索领域，到目前为止其主要是在建筑物内的隐蔽物、地下隐蔽物及战争遗留未爆炸物等方面的探测之中加以应用，可以达到较好的开展效果，具有较好的应用前景。

探地雷达在地下管线探测中的应用

探地雷达在地下管线探测中的应用 张进华,马广玲,姚成虎,缪建文 (南京市测绘勘察研究院,江苏南京　210005) 摘　要:探地雷达技术是如今适应快速、准确、无损地探测地下障碍物而迅速发展的电磁技术。本文通过结合工程实例来探讨探地雷达在地下管线探测中的广泛应用。 关键词:探地雷达;地下管线探测;异常反射 1　前　言 探地雷达(Ground Penetrating Radar,简称GPR)是一种对地下或物体内不可见的目标体或界面进行定位的电磁技术。探地雷达以其探测的高分辨率和高工作效率而成为地球物理勘探的一种有力工具。随着信号处理技术和电子技术的不断发展以及工程实践的增多和经验的丰富积累,探地雷达技术进一步发展,仪器不断更新,应用范围逐步扩大,现已被广泛应用于工程地质勘察、建筑结构调查、无损检测、生态环境等众多领域。本文将以探地雷达在地下管线探测中的应用,说明探地雷达可以有效解决工程上的许多疑难问题,并总结了相关经验和应用效果。 2　探地雷达的原理及工作方法 探地雷达由地面上的发射天线将高频带短脉冲形式的高频电磁波定向送入地下,高频电磁波遇到存在电性差异的地下地层或目标体反射后返回地面,由接收天线接收。高频电磁波在传播时,其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性及几何形态而变化,故通过对时域波形的采集、处理与分析,可确定地下界面或地质体的空间位置及结构。 探地雷达通常以脉冲反射波的波形形式记录。波形的正负峰分别以黑白表示,或者以灰阶或彩色表示,这样同相轴或等灰线、等色线即可形象地表征出地下反射面或目标体。在波形图上各测点均以测线的铅垂反向记录波形,构成雷达剖面。根据雷达剖面图便可 收稿日期:2003-07-09判断地下不明障碍物。探地雷达在地下介质中的传播遵循波动方程理论。探地雷达的探测效果主要取决于地下目标体与周围介质的电磁性质差异、目标体的深度与介质对电磁波的吸收作用、目标体的几何形态及规模、干扰波的类型、强度及特点等因素。 探地雷达具有不同的野外工作方法,根据工作区的具体情况可选择剖面法、多次覆盖法以及宽角法等测量方式。实际工作中,测量参数(发射接收天线距、时窗、测点点距、天线中心频率、采样率等)可根据不同要求进行选择,从而得到不同分辨率及不同探测精度的雷达剖面。通常在进入工作区前,应有目的地进行类似场地条件的参数选择试验,以达到最佳探测效果。在进入工作区后应根据实际需要布置测线和测点,并让测线和测点尽量通过被测目的物。在不明显的目的物上进行探测时应尽量加密线距和点距,以利于后面的资料处理与解释。 3　探地雷达的数据资料解释处理及在地下管线探测中的应用效果 近几年来,我们采用加拿大生产的pulse EKKO-100A型探地雷达从事了数百次的地下管线探测工作,取得了丰富的探地雷达探测资料及很好的应用效果。 3.1　资料的处理及解释 探地雷达探测资料的解释包括数据处理和图像解释两部分内容。由于地下介质相当于一个复杂的滤波器,介质对电磁波的不同程度吸收及介质的不均匀性, 63城　市　勘　测2004年

探地雷达测量土壤水方法及其尺度特征

探地雷达测量土壤水方法及其尺度特征 摘要：土壤水的多尺度观测与模拟是当前国内外研究的热点问题。探地雷达作为一种测量土壤含水量的现代先进技术，填补了传统测量方法与遥感方法之间的尺度缺口，国内外大量研究表明：应用探地雷达测量土壤含水量的精度较高，测量速度快，无需破坏土壤结构，作为一种田间尺度的测量方法在测量中、小尺度土壤水空间分布特征等方面具有独特优势，通过不同频率的选定能够测量深度为0.05～50 m的土壤含水量。对探地雷达测量土壤水的主要方法、原理、精度及优缺点等进行详尽介绍，并讨论探地雷达的测量深度和尺度特征等问题。探地雷达在遥感反演土壤水模型率定与精度验证方面比TDR、烘干法更有优势，有潜力应用于遥感产品验证、土壤水模式时间稳定性分析等其他水文相关应用中，为相关研究和探地雷达测量土壤水方法的推广提供理论参考。 关键词：探地雷达；土壤水；测量深度；尺度特征；遥感 中图分类号：P641.7；S152 文献标识码：A 文章编号：1672-1683（2017）02-0037-08 土壤水，分布在地面以下、地下水面以上的土壤层中，

也被称作土壤中的非饱和带水分，是一种重要的水资源（在农田水利中也被称作土壤墒情或土壤湿度）。土壤水的时空 分布与变化对土壤一植被一大气间水分、能量平衡具有显著影响，准确测量土壤含水量，对研究区域水循环、观测干旱的发生及发展过程、指导当地农业生产实践、合理进行水资源调控等工作均具有重要意义。 随着科学技术的发展，出现了多种土壤含水量测量技术，按测量的空间尺度可大体划分为三种：一是点尺度，主要包括烘干称重法、中子法、时域反射仪法（TDR）、频域反射仪法（FDR）等，这些方法测定的数据能较准确地反映观测点 的土壤含水量，但都存在耗时费力并对土壤具有一定破坏性等问题；二是区域尺度，主要包括探地雷达（GPR）技术和 近地面环境宇宙射线中子法等，是无危害，非接触，不破坏土壤，不受土壤质地、密度、盐分等影响的土壤含水量测量方法，适合几十公顷等较大面积的土壤墒情观测，这些技术在快速发展；三是卫星像元尺度，卫星遥感反演土壤含水量是通过测量土壤表面反射或发射的电磁能量，建立遥感信息与土壤含水量之间的关系，从而反演出地表土壤含水量的过程，按遥感波段划分主要有可见光-近红外法（反射率法、植被指数法），热红外法（热惯量法、作物缺水指数法、温度 状态指数法）和微波遥感法（主动微波法、被动微波法）等，具有快速、覆盖范围大和定期重复观测等优势，但遥感方法

探地雷达

探地雷达原理及应用读书报告 班级：061094班姓名：洪旭程学号：20091001724 探地雷达探测是一种先进的测试技术,是近十余年发展起来的地球物理高新技术方法,以其分辨率高、定位准确、快速经济、灵活方便、剖面直观、实时图像显示等优点,备受广大工程技术人员的青睐。现已成功地应用于岩土工程勘察、工程质量无损检测、水文地质调查、矿产资源研究、生态环境检测、城市地下管网普查、文物及考古探测等众多领域,取得了显著的探测效果和社会经济效益,并在工程实践中不断完善和提高,必将在今后的工程探测领域发挥着愈来愈重要的作用。因此,对广大工程技术人员来说,了解和学习探地雷达的原理及应用是非常必要的。 探地雷达探测技术在方法、仪器等方面仍在发展,其分辨率和探测范围也在不断的提高和扩大,比如美国地球物理调查系统公司( Geophysical Survey System Inc. ) 的SIRO10H 仪器,其标称的最小探测深度为4 cm ,最大探测深度为50 m ,最小可探测对象尺度为毫米级。但探地雷达探测技术与其它的地球物理勘查技术一样,其探测效果与其应用条件密切相关。 一、探地雷达的工作原理 探地雷达探测的工作原理,简单地说是通过特定仪器向地下发送脉冲形式的高频、甚高频电磁波。电磁波在介质中传播,当遇到存在电性差异的地下目标体,如空洞、分界面等时,电磁波便发生反射,返回到地面时由接收天线所接收。在对接收天线接收到的雷达波进行处理和分析的基础上,根据接收到的雷达波形、强度、双程时间等参数便可推断地下目标体的空间位置、结构、电性及几何形态,从而达到对地下隐蔽目标物的探测(如图1 所示) 。这是一种非破坏性的探测技术,可以安全地用于城市建设中的工程场地,并具有较高的探测精度和分辨率。 图1 中T 为发射天线, R 为接收天线,电磁波在地下介质中遇到目标体和基岩时发生反射, 信号返回地面由天线R 接收并记录,通过主机的回放处理,就可以得到雷达记录的回波曲线(如图2 所示) 。

实时三维频率步进式探地雷达技术介绍及应用案例分析

实时三维频率步进式探地雷达技术介绍及应用案例分析 ◆最快的步进频率雷达：利用数字频率信号源, 可以产生0.5-10 毫秒的扫描周期，一个同相接收机，使得整个扫描周期(一般为几个毫秒)100%可被有效利用。 ◆天线阵技术，可容纳21个天线阵子：覆盖范围从100MHz 到3GHz。实际工作时，用户无需更换天线就可采集从100MHz 到3GHz频率的数据。 ◆CMP（共中点）采集模式：这套系统可以设置为CMP（共中点）采集模式，可实时显示各层的厚度和对应的介电常数，并基于路基材料的介电常数与其密实度，含水量的相关曲线，评定路基质量。 ◆空前的区域勘察速度(工作效率)：极其高的勘察效率和有效的采样方法使得 GeoScope TM采用2.4m天线阵可以以80km/h车速提供7.5×7.5cm网格完全三维图像。生产效率高达20亩/小时。 ◆数据采集过程中的三维实时显示技术：浏览器即可调用采集数据，实现实时三维显示（包括横向剖面、纵向剖面，水平切面）。 ◆软件处理能力超强：完整而快速的进行数据后处理，可加入注解及地理图像，且可以进行二次开发。 挪威3D-Radar公司成立于2001年，为国防、航空和安全高技术产品全球制造商——美国Chemring Sensors and Electronic Systems （Chemring SES）集团的子公司。3D-Radar公司拥有高质量三维雷达技术，从传统的脉冲信号雷达转为新的频率步进雷达，且具有丰富的GPR数据处理经验。 与市场上广泛使用的单通道脉冲式探地雷达系统相比，挪威3D-Radar公司的GeoScopeTM三维探地雷达系统具有如下特点： 频率步进雷达技术、实时三维显示、多通道天线阵技术、软件超强的处理能力 应用领域： ◆公路检测：面层厚度和质量、垫层和基层、桥梁检测 (脱空/剥离) ◆桥梁面板检测 ◆铁路路基检测：垫层厚度和质量、基层、电缆和管道 ◆机场跑道检测：沥青层厚度和质量、基层、脱空、电缆和管道 ◆地下公用设施 (管线/电缆)：地下公用设施 ◆考古 ◆地雷和未爆炸物探测

探地雷达的发展与现状

探地雷达的发展与现状 探地雷达的历史最早可追溯到20世纪初。1904年，德国人Hülsmeyer首次将电磁波信号应用于地下金属体的探测。1910年，Leimback和L?wy以专利形式提出将雷达原理用于探地，他们用埋设在一组钻孔中的偶极天线探测地下相对高导电性质的区域，正式提出了探地雷达的概念。1926年Hülsenbeck第一个提出应用脉冲技术确定地下结构的思路，他指出介电常数不同的介质交界面会产生电磁波反射。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，之后二三十年尽管在美国出现过一些相关的专利，这项技术很少被运用到其它领域,直到50年代后期，探地雷达技术才慢慢重新被人们所重视。探地雷达在矿井(1960,J.C.Cook)、冰层厚度(1963,S.Evans)、地下粘土属性(1965,Barringer)、地下水位(1966,Lundien)的探测方面得到了应用。1967年，一个与stern最初用于冰川探测的仪器类似的系统被设计研制出来，1972年Procello将其于探测月球表面结构。同样在1972年，Rex Morcy和Art Drake开创了GSSI(Geophysical Survey Systems Inc.)公司，主要从事商业探地雷达的销售。随着电子技术的发展，数字磁带记录问世，加之现代数据处理技术的应用，特别是拟反射地震处理的应用，探地雷达的实际应用范围在70年代以后迅速扩大，其中有：石灰岩地区采石场的探测(1971,Takazi;1973,kithara;)、淡水和沙漠地区的探测(1974,R.M.Morey;1976,P.K.Kadaba)、工程地质探测(1976,A.P.Annan和J.L.Davis;1978,G.R.Olhoeft,L.T.Dolphin)、煤矿井探测(1975,J.C.Cook)、泥炭调查(1982,C.P.F.Ulriken)、放射性废弃物处理调查(1982,D.L.Wright;1985,O.Olsson)、以及地面和井中雷达用于地质构造填图(1997,M.Serzu )、水文地质调查(1996,A.Chanzy ;1997,Chieh-Hou Yang )、地基和道路下空洞及裂缝调查、埋设物探测、水坝的缺陷检测、隧道及堤岸探测等。 自70年代以来、许多商业化的通用数字探地雷达系统先后问世，其中有代表性的有：美国Geophysical Survey System Inc公司的SIR系统、Microwave Associates 的MK系列，加拿大Sensor & Software的Pulse Ekko系列，瑞典地质公司(SGAB)的RAMAC/GPR系列，日本应用地质株式会社OYO公司的GEORADAR系列及一些国内产品(电子工业部LTD系列，北京爱迪尔公司CR-20、CBS-900等)。这些雷达仪器的基本原理大同小异，主要功能有多通道采集、多维显示、实时处理、变频天线、多次叠加、多波形处理等，另外还有井中雷达系统，多态雷达系统，层析成像雷达系统等。 国内探地雷达的研究始于70年代初。当时，地矿部物探所、煤炭部煤科院，以及一些高校和其他研究部门均做过探地雷达设备研制和野外试验工作，但由于种种原因，这些研究未能正式用于实际。90年代以来，由于大量国外仪器的引进，探地雷达得到了广泛的应用与研究。1990-1993年，中国地质大学(武汉)在国家自然科学基金资助下，开展了大量的理论研究和工程实践，取得了不少成果。探地雷达主要应用领域有隧道(1998，隋景峰；2001，刘敦文等)、水利工程设施(1997，赵竹占等)、混凝土基桩(2000，李梁等)、煤矿(1998，刘传孝等)、公路(1996牛一雄等；1997，沈飚等)；岩溶(1994，王传雷，祁明松；1995，李玮，梁晓园)；工程地质(1994，胡晓光；1999，刘红军，贾永刚)；钻孔雷达(1999，宋雷，黄家会)等。

国内外路用探地雷达性能概述

国内外路用探地雷达性能概述 摘要：本文调研了国内外主要道路用探地雷达（GPR）生产厂家及其检测能力，提出适宜路用雷达天线中心频率范围，为工程和研究人员合理选用探地雷达的提供参考。 关键词：道路工程探地雷达（GPR）天线性能 1 概述 探地雷达（GPR）检测路面和桥面板，可给出定性、定量的结果，用于快速、可靠的评定路面、桥面状况，是一种非常经济、高效的检测手段。随着科学技术的进步，特别是分析处理软件的进一步开发和完善，雷达必将在公路快速检测中应用越来越广。 2 ASTM和AASHTO雷达标准简介 由于国内目前尚没有专用的雷达路面桥面检测标准规范。大多依赖厂家的软件、资料和参照美国ASTM 和AASHTO等测试方法和标准。 1）ASTM D4748—98《使用短脉冲雷达测定组合路面层厚度测试方法标准》(Standard Test Method for determining the thickness of Bound Pavement Layers Using Short—Pulse Radar)。本规程包括使用短脉冲雷达进行组合路面层厚度无损检测。本方法的精确度和适应性取决于雷达系统的穿透性、分辨率和介电常数。 2) ASTM D6097—97el《使用地面探测雷达评定沥青铺层混凝土桥面板测试方法标准》，本规程包括可用于评定铺有沥青混凝土磨耗层的混凝土桥面板状况的步骤，尤其是判断是否存在剥离。最严重的损坏是由内部钢筋的锈蚀引起的。 3）ASTM 06432—99 《使用地表面探测雷达方法进行地下勘探标准指南》(Standard Guide for using the Surface Ground Penetrating Radar Method for Subsurface Investigation)，本指南是脉冲雷达方法的概述，而不是理论、测试步骤和数据解释的详细资料，限于地表面雷达探测的一般用途。 4）AASHTO TP36《使用脉冲雷达评定沥青加铺层混凝土桥面板测试方法标准》(Standard Test Method for Evaluting Asphalt-Coverd Concrete Bridge Decks using pulse Radar)，本标准基于SHRP成果2015，内容基本与ASTM6087相同。 3国内外雷达(GPR)生产厂家及路面雷达性能调查 3.1 加拿大Sensers&Software公司PULSE RODAR路面雷达系统 RODAR是Pulse雷达公司研制的专利产品，大范围的天线频率（50 MHz-3

探地雷达检测细则

一、应用范围 适用于基岩埋深探测、地下金属及非金属埋设物(如管道、电缆及其设施等)探测、道路铺设质量检测、地下水位探测、建筑物墙、柱、板内钢筋探测、其它类似工作操作细则 二、检测标准 T B 10223－2004铁路隧道衬砌质量无损检测规程 JTG F80/1－2004公路工程质量检验评定标准 JTG 042－94公路隧道施工技术规范 G B 50204－2002混凝土结构工程施工质量验收规范 三、检测设备 ZON D－12E G P R探地雷达主机及天线 四、检测操作细则 1.收集相关工程的资料 2.检测方法技术应符合下列要求： 2.1测线布置 2.1.1隧道施工过程中质量检测以纵向布线为主，横向布线为辅。纵向布线的位置应在隧道拱顶；左右拱腰、左右边墙和隧道底部各布一条；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小于6个点。检测中发现不合格地段应加密测线和测点。 2.1.2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。 2.1.3三车道隧道应在隧道拱部增加两条测线。 2.1.4测线每5~10m应有一里程标记。 2.2介质参数标定 2.2.1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，且每座隧道应不少于一处，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、衬砌材料或含水量变化较大时，应适当增加标定点数。 2.2.2标定方法：○1在已知厚度部位或材料与隧道相同的其他预制件上测量；○2在洞口或洞内避车洞处使用双天线直达波法测量；○3钻孔实测。

试分析探地雷达在道路工程检测中的应用

试分析探地雷达在道路工程检测中的应用 发表时间：2017-08-24T11:48:57.053Z 来源：《基层建设》2017年第11期作者：刘超 [导读] 摘要：随着我国经济水平的增长，道路建造的速度开始加快，道路工程的技术水平也逐渐提高。探地雷达在道路工程检测中的应用大大提高了道路工程的施工质量。 广西路建工程集团有限公司 摘要：随着我国经济水平的增长，道路建造的速度开始加快，道路工程的技术水平也逐渐提高。探地雷达在道路工程检测中的应用大大提高了道路工程的施工质量。本文主要介绍了探地雷达的应用方法，希望可以为相关人员提供参考意见。 关键词：探地雷达；道路工程；检测；应用 引言 探地雷达主要是借助电磁波的作用，针对不同介质的分界面进行连续性扫描，以此种方法掌握介质内部结构形态以及位置，探地雷达技术属于一种电磁探测技术。电磁波能够在遇到电性差异的目标体时发生反射，然后被地面的天线所接收，雷达波被处理和分析之后可以得到有关地下目标体的位置、结构、电性以及几何形态等等信息，以此作为道路工程施工的依据。 1探地雷达检测原理 高频电磁波是探地雷达的一个核心，经由一体式电磁波发射接收天线装置向地下发射高频电磁波，并且能够将反射的信号最终送回到主机上面。介质影响电磁波的传播，会具体表现在不同路径、不同电磁场强度以及不同的波形上面。电磁波在介质中传播的时间可以称之为双程走时，所产生的幅度以及波形资料，一般都是经由雷达的主机进行记录，然后将记录所得的数据信息按照科学方法进行仔细处理，并进行图形合成，最终便得到了能够反映出地质剖面的雷达图像。 电磁波在地下介质中传播的时候，它自身所包含的能量会被介质所吸收，因此它的能量会被减少。尤其是电磁波在一些含水量和含盐量的岩石或者土壤中传播的时候，损耗程度更大。从电磁波的性质以及介质的性质可以看出，介质例如岩石和土壤，这两种介质的含水量、湿度以及电导率和密度都会对电磁波的传播效果产生影响，而且还会因为介质存在的矿物成分发生变化。如果存在两种介质，这两种介质之间的相对介电常数存在的差别非常大，那么所表现出来的电磁波信号就会呈现出强的状态。这当中关系到探地雷达的检测数据的是相对介电常数，它主要是影响了被测目标的深度。另外一个影响参数是介电常数，介质的介电常数与电磁波的反射特性之间的关系非常密切，可以根据两者之间的时间差求出介质分界的厚度，这样便可以获得检测厚度以及孔洞等数据信息。 2探地雷达的应用 2.1针对岩溶地质的初勘检测 探地雷达的测试原理是利用电磁波在不同的介质中所产生的反射信号作为依据，判断地层中存在的异常情况的。就一些现场测试数据可以看出，存在一些岩溶发育比较大的区域，这一部分区域中电磁波信号会被岩溶界面反射，然后回到地面上。通过探地雷达的理论知识可以知道，雷达图像上面的溶洞反映其实属于一种理想化的状态，比如形成拱形或者是形成近似拱形的图像。但是其实在实际的野外探测当中得到的雷达图像很不一样，具有很大的差距。观察物性差异比较小的单一岩层可以发现，雷达在这一类区域中的反射波信号相对要弱一些。当然在一些裂隙、溶洞以及破碎地带的区域就会出现雷达的反射波信号增强的情况。现场的地质雷达钻孔资料可以用作指导实践的依据，需要采用对比分析的方法，能够得到岩溶以及裂隙的具体位置。 通常情况下需要工作人员在分析数据之前，对比遥感检测结果。如果在某一区域显示其裂隙发育，那么就需要将钻孔的结果与雷达检测的结果进行对比。在某市的道路工程建设中，探地雷达检测出的是某一区域的岩溶层是浅灰色的，局域隐晶质结构，而且使薄层状构造。具体表现为坚硬的特点，能够判断出岩体是破碎的，而且存在发育的岩溶。雷达测试显示的异常情况几率比较多。因此在使用探地雷达的过程中，需要工作人员综合各个方面的信息，使其最终得出的数据信息是准确的，能够更好地指导实践。 2.2针对道路结构层厚度检测 一些道路工程在施工过程中会遇到一些路段基层表面破坏的情况，而且没有及时采取措施会发生恶化，一般都会发生纵横向裂缝，或者是沉陷和网裂现象。要查明发生这种情况的原因，需要从道路各个结构层的厚度着手，利用探地雷达探测水泥稳定层厚度。在这一过程中存在一些施工比较久的碎石层，而且通常会伴随着较大的含泥量，所以会影响到雷达信号的分辨，所以不会将这一些区域作为探测的对象。道路结构层厚度的走向可能会存在分布不够均匀的情况，而且通常伴随着较大的起伏度。结构层的厚度在横向方面、纵向方面都会存在不均匀的形象，这些因素恰好造成了路面结构力学相应的不均匀变化。通过探地雷达可以准确地发现这些问题，并将雷达获得数据信息进行分析作出解决的方案措施，尽量减少道路工程施工中存在的问题。由于以上提到的问题都是探地雷达能够检测出来的，所以为了能够提高道路工程施工的质量，要注意避免这些问题诱发基层表面的纵横向裂缝的发生，因为这些裂缝非常容易导致块状裂缝的形成。 2.3针对隧道掘进的超前预报 一些隧道的掘进过程中可能会存在一些地方涌现大量的水，那么这一区域的地质情况可以通过地质详勘报告进行判断。通常这一类区域都是属于岩溶发育比较大而且经常会存在地质交接的切向断层。所以针对道路施工安全方面的考虑，工作人员在挖掘隧道的过程中需要采用探地雷达进行操作。而且需要注意的是探地雷达的使用是定期的，主要的检测对象是隧道的掌子面以及两侧洞壁。另外应该引起重视的是探地雷达的天线频率需要控制在100兆赫兹，因为这一种频率的天线可以探测到二十五米以内的地质情况，针对超前预报的需求能够最大程度上满足。从实践研究结果可以看出，如果探地雷达在检测的过程中，所获得的反射信号比较强，而且存在信号同相轴但是却不连续的情况，就可以判断出这一区域的，即隧道掌子面前面存在一些比较破碎的岩体。如果遇到这样的情况，工作人员在施工的过程中需要格外注意施工安全，防止安全事故的发生。通常施工单位都会对隧道的掘进结果进行详细记录，这些记录的信息和数据可以为证明地质雷达探测信号与实际工况一致提供依据。通常如果确保了这两者之间一致的话，一般在隧道掘进过程中即便是发生了局部塌陷的情况，也会因为早已有所准备，安全事故的发生几率就会减少了。 道路工程施工的不同阶段，使用探地雷达检测的时候，会发现一些隧道内部存在比较发育的岩溶。因为探地雷达的检测获得了准确的数据信息，通过技术人员的分析就会得到一种具有预报性质的探测，所以能够作为信息反馈到施工部门。从某种程度上讲雷达检测确保了道路工程施工的安全性。应用探地雷达的技术可以达到检测路面结构层厚度以及岩溶探测和超前预报等方面的情况。不仅如此探地雷达还可以用到识别路面的缺陷，识别水泥混凝土面板脱空方面。探地雷达技术的发展速度相当快，市面上已经出现了不同种类的探地雷达。为