地质雷达范文第1篇

关键词：地质雷达 超前地质预报 公路隧道 介电常数 能量衰减

1.前言

隧道施工时，对掌子面前方地质情况进行及时准确的预测，至关重要。隧道施工过程中遇到的主要不良地质情况有溶洞、地下暗河、断层、破碎带和瓦斯等，对这些不良地质条件及时准确的预报，不仅可以提前采取相应的措施以提高隧道施工的工作效率，还可以确保施工的安全进行。

地质雷达是一种快速便捷、不影响施工的超前跟踪探测技术，它对上述不良地质条件有较好的探测结果。下面介绍地质雷达在某高速公路隧道的应用情况。

2.基本原理

地质雷达与探空雷达相似，利用高频电磁波（主频为数十至数百乃至数千兆赫）以宽频带短脉冲形式，由地面通过天线传入地下，经地下地层或目的物反射后返回地面，被另一天线接收。脉冲波旅行时间为T。当地下介质的波速已知时，可根据测到的准确T值计算反射体的深度。雷达系统的基本部分如图1：

电磁波的传播取决于物体的电性，物体的电性主要有电导率μ和介电常数ε，前者主要影响电磁波的穿透(探测)深度，在电导率适中的情况下，后者决定电磁波在该物体中的传播速度，因此，所谓电性介面也就是电磁波传播的速度介面。不同的地质体(物体)具有不同的电性，因此，在不同电性的地质体的分界面上，都会产生回波。

地质雷达在勘查中的基本参数描述如下：

1)电磁脉冲波旅行时

式中：z―勘查目标体的埋深； x―发射、接收天线的距离（式中因z>x,故X可忽略）；v―电磁波在介质中的传播速度。

2) 电磁波在介质中的传播速度

式中 c―电磁波在真空中的传播速度（0.29979m/ns）;―介质的相对介电常数，―介质的相对磁导率（一般）

3)电磁波的反射系数

电磁波在介质传播过程中，当遇到相对介电常数明显变化的地质现象时，电磁波将产生反射及透射现象，其反射和透射能量的分配主要与异常变化界面的电磁波反射系数有关：

式中r―界面电磁波反射系数；―第一层介质的相对介电常数；―第二层介质的相对介电常数。

4) 地质雷达记录时间和勘查深度的关系

式中z―勘查目标体的深度；t―雷达记录时间。

当地下介质的波速已知时，可根据测到的精确t值，并结合对反射电磁波的频率和振幅等进行处理和分析，便可求得目标体的位置、深度和几何形态。

3.典型地段超前预报实例分析

现场采用瑞典MALA地质雷达（RAMAC/GPR）进行探测，主机为CUⅢ，采用的主要技术参数为：100MHz屏蔽天线；天线间距0.5m。记录时间、叠加次数和采样率根据实际情况做适当调整。根据实际情况，采用点测和连续扫描两种方式进行探测。

1)软弱夹层的探测

所谓软弱夹层是指岩体中那些性质软弱、有一定厚度的软弱结构面或者软弱带。按成因分为原生软弱夹层、构造及挤压破碎带、泥化夹层及其他夹泥层，具有高压缩性和强度低的特征。

在某隧道ZK145+820掌子面探测时，得到如图4所示的典型波形图，从图像上可以看出，前10m范围内同相轴不连续，信号频率较低，幅值较强，在掌子面前方11m处存在一反射信号较强的多次震荡信号，电磁波衰减加快，结合具体地质情况，推测前方10范围内岩体节理裂隙发育，在掌子面前方11m处可能存在一软弱夹层或富含基岩裂隙水，后经开挖证实，在ZK145+810处存在一竖向强风化结构面，有夹泥和铁锰质矿物充填，且伴有侵润状浸水，见图5。

2)节理密集带的探测

节理是存在于岩体中的裂缝，是岩体受力断裂后两侧岩块没有显著位移的小型断裂构造。岩体中的裂隙，在工程除了有利于开挖外，对岩体的强度和稳定性均不产生有利的影响。节理密集带主要存在于断层影响带、岩脉带及软弱夹层中，由于节理内有不同的矿物成分、不均匀的充填物，与周边围岩形成电性的差异，因此具有采用地质雷达探测岩体中裂隙存在的地球物理基础。当雷达电磁波传播到裂隙表面时，会产生较强的界面反射波，同相轴的连续性反应了裂隙面是否平直、连续；在穿越裂隙的过程中会产生绕射、散射、波形杂乱等现象。

在某隧道YK145+850掌子面探测时，得到如图6所示的典型波形图，从波形图看，同相轴错断，信号频率中等，局部信号频率较低，幅值中等，6～16m范围内出现平行和杂乱的发射波，推断前方6～16m，即YK145+844～YK145+834段，为节理密集带或富含基岩裂隙水，岩体呈碎石状压碎结构，围岩较破碎，后经开挖证实，该范围内岩体破碎，节理裂隙十分发育，节理张开，见图7、8。

3)富水带的探测

富水带是含水量大的岩体区域，在隧道开挖后可能产生涌水现象。水的相对介电常数最大为81，当岩体含水量较大时，介质的介电常数有较大的增大，而电磁波在介质中的传播速度则会降低，这样反射波表现较强的正峰异常，同时出现强反射，能量衰减增快，伴有绕射、散射现象，导致波形紊乱，频率成分由高频向低频转变。

在某隧道ZK143+591掌子面探测时，得到如图9所示的典型波形图，从波形图看，同相轴错断，信号频率较低，幅值中等，4～14m范围内出现多次震荡和杂乱的发射波，电磁波能量衰减增快，结合具体地质情况,推断前方4～14m，即ZK143+587～ZK143+577段，为富水带，围岩含水量很高，后经开挖证实，该范围内岩体破碎，节理裂隙十分发育，节理裂隙多数张开，岩体湿润，地下水为线状流水，见图10、11。

4.结语

本文结合隧道围岩开挖后的实际地质情况，证实预报地段主要存在的岩体结构有：整体状和块状结构、层状结构、碎裂状结构和散体状结构，和预报结果大体相符。整体状和块状结构岩体完整性较好，存在少量节理裂隙，很少存在断层，含少量裂隙水，围岩自稳能力较强；层状结构岩体呈软弱岩层相间的互层形式的出现，岩体的结构面以层理面为主，并有层间错动及泥化夹层等软弱结构面，其变形破坏主要受岩层产状及岩层组合等因素控制，在岩层倾角较小或达到中倾角范围之内时对围岩的稳定性影响不大，当倾角达到60°以上或接近直立的部位再加上基岩裂隙水的作用使隧道内围岩出现及其不稳定的情况，本预报地段常发生在拱顶或起拱线以上软弱部位岩体发生破坏掉落，硬岩部位失去下部支撑而发生小型塌方现象，引起较大范围内的超挖；碎裂状结构主要在断层破碎带、节理密集带及风化破碎加次生夹泥中存在，在此类围岩段本预报地段主要发生小掉块现象，因支护参数建议较为合理，且支护及时未出现其它病害；散体状结构主要存在于强烈构造破碎、强烈风化的岩体或地表残余坡积土之中，进出口浅埋段围岩属于此类型，因结合监控量测工作，在出口段右洞出现险情，但是及时进行预警报告，有效地杜绝了灾害事故的发生。通过对本预报地段进行超前地质预报工作充分说明，地质雷达在对变余板岩中的岩体构造有着较为准确的判断能力，特别是对软弱夹层的部位，节理密集带、断层破碎带及富水带的发育范围有着较高的判断力，如软弱夹层波形图多为多次能量中等偏强震荡信号，频率中~低，同相轴连续等特征；节理密集带、断层破碎带波形图多为波形紊乱，出现散射、绕射，信号频率中等，同相轴错断等特征；富水带波形图多为信号频率很低，信号衰减很快，幅值变化较大等特征。上述成果为以后从事类似物探工作提供了第一手参考资料，但是，雷达探测也存在不足，因雷达抗干扰能力较弱，故要求专业技术人员有着丰富的物探经验，合理地排除干扰因素，如在隧道掌子面内遇到钻杆、台车、锚杆、钢拱架、格栅钢架等金属质地的物质时，会产生类似上述几种波形图的特征，故需要通过分析总结结合实验的方法去判断并排除干扰因素，做出不同级别的地质灾害预警，根据预警情况，施工方及时调整围岩的支护与加固方案，避免施工工程中事故的发生。

参考文献

[1]夏才初，潘国荣.土木工程监测技术［M］.北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2]彭立敏，刘小兵.交通隧道工程［M］，长沙：中南大学出版社，2003.

地质雷达范文第2篇

Abstract： Objective： to explore the application of geological radar in underground pipeline detection. Methods： expound the application technology of the geological radar in underground pipeline detection， analyze the application advantages of geological radar Based on the current status of underground pipeline detection （problems）， mainly protrude the application value （effect） before and after applying this technology by the implementation of underground pipeline detection.

Results： the efficiency and quality of the underground pipeline by geological radar detection are obviously better than that of the traditional detection techniques. It can effectively reduce the security hidden dangerous， ensure the smooth， healthy and sustainable development of the underground pipeline detection. Conclusion： using advanced geological radar to detecte the actual situation of underground pipeline can ensure the underground pipeline laying.

关键词：地下管线；探测；地质雷达；应用

Key words： underground pipeline；detect；geological radar；application

中图分类号：TN95 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）07-0200-03

0 引言

地下管线的种类繁多，而且不同尺寸、不同用途、不同材料性质的地下管线，所适用的探测技术也不同，传统的地下管线探测技术，往往难以准确的评估损伤程度、无法直接检验地下管线的铺设情况是否合格、且对地貌地形条件要求较高，容易引发一系列的安全隐患，且达不到理想的探测效果，而近年来，随着城市建设的加快，地下管线越来越成为保证城市健康运转的基础性保障设施，他承担着城市的信息运输、用水输送、污水排放、居民供暖等，而且随着我国社会主义市场经济的不断发展、繁荣，城市建设中的地下管线的铺设密度越来越大，错综复杂，逐渐的加大地下空间的开发力度，但是不可避免的就会导致一系列的安全隐患，而且由于已有的地下管线网络排布比较杂乱，建设资料不完整的，进一步加剧地下管线的探测难度，难以有效的避免探测问题的产生，因此，地质雷达探测技术应运而生。地质雷达探测技术是一种高频宽度电磁波地下管线探测技术，对于浅层的探测目标，具备无损、快捷、连续、准确、分辨率高等应用优势，应经成为目前地下管线探测的最佳方式，基于此，本文对地下管线探测中地质雷达的应用技术进行简单的阐述，立足于当前地下管线探测现状（存在的问题），分析地质雷达应用的优越性，并且针对具体的地下管线探测工程的实施，对比性重点突出该技术应用前后所产生的应用价值（效果）。

1 简单的阐述地下管线探测中地质雷达的应用技术

地质雷达探测技术：是在电磁波传播理论的支持下，利用接收以及发射高频宽谱电磁波，来有效的辨别地下介质的分布情况。而且根据点此不传播理论得知：电磁波在地下介质传播时，往往通过介质的介电性质以及介质相应的几何形态，来使得电磁场的强度以及相应的波形特征有所改变。地质雷达探测技术，是根据探测后，经数据处理，得出地下管线分布图像的剖面图，并且根据反射波组的波形以及对应的强度特征，利用地质雷达探测仪进行同相轴的跟踪，最终确定地下管线的实际分布情况，从而有效的指导城市建设。

2 当前地下管线探测现状（存在的问题）

2.1 探测效率及质量差，难以有效的服务于城市建设

目前，我国的地下管线探测，在很大程度上还依靠人力探测，利用传统的探测工具进行地下管线的维修和养护，这样的探测方式，往往耗时耗力，且所产生的价值微小，面对快速发展的城市化建设，难以提供快捷、优质的服务。同时，毕竟地下管线维修和养护人力资源是有效的，且部分人员的综合素质较差，缺乏系统的技术支持，容易造成人为失误，最终导致不可估量的严重后果，影响到居民的正常生活秩序，也不同程度的影响到城市化建设进程，影响文明城市的建设。

2.2 传统的地下管线探测技术操作困难，流于形式

传统的地下管线探测，往往需要耗费大量的人力、资金、材料等，存在严重的手动探测现象，相关工作人员需要深入地下进行探测，容易造成人身安全隐患，且由于操作复杂，往往容易导致操作失误，甚至部分工作人员对操作技巧的熟悉度并不高，部分员工按照自己的经验来执行，缺乏科学性，容易引发一系列的问题。

2.3 分辨率低，难以准确的掌握地下管线的实际分布情况

传统的地下管线探测技术的分辨率较低，图像比较模糊，对地下管线的分布状况不能完整的呈现，甚至呈现片段化、零散化状态，对于地下管线的实际分布的呈现，往往影响设计图纸的准确构建，因此，影响到整个施工效率及质量，并且在施工中，难以避免的会发生不可预知的稳态，再进行修复，往往会对居民的正常生活秩序造成较为长久的负面影响，不利于优质城市的建设。

3 阐述地下管线探测中地质雷达的应用优势

3.1 无损快捷

地质雷达探测技术，对于浅层的探测目标具有无损的应用优势，而且该技术是利用接收以及发射高频宽谱电磁波，来有效的辨别地下介质的分布情况，可以利用先进的互联网辅助技术，实现地上操作，且该技术具有高速反射的作用，快速运转的联网形式，能够更加及时的掌握地下管线的实际分布情况，针对出现的问题，及时的采取解决措施，或者针对安全隐患，及时的做好控制防治工作，从而保障地下管线探测效率及质量，保障居民的正常生活秩序，推动优质城市建设。

3.2 探测准确且连续

地质雷达探测技术具有较高的准确性能，且对地下管线的分布探测呈现连续性，能够有效的避免探测结果的片面性，保障探测结果的完整性，同时，该技术是通过介质的介电性质以及介质相应的几何形态，来使得电磁场的强度以及相应的波形特征有所改变，从而能够使得不同形态、不同性质、不同功能的地下管线更加准确的呈现出来，有利于地下管线的准确选取，从而保障地下管线的铺设质量，同时保障施工安全，为整个地下管线的精准探测提供一定的参考与指导。

3.3 分辨率高，图像清晰，有利于城市建设

地质雷达探测技术的分辨率较高，所呈现出来的地下管线分布图像比较清晰，能够更加直接的掌握地下管线的实际分布情况，根据探测结果，进行科学的施工设计，强化设计质量，从而有效的服务于正式施工，为地下管线的正式铺设打好坚实的基础，另外，高分辨率的图像，也可以应用于整个城市建设探测，综合评定该城市的建设水平。

4 工程实例

在北京市海淀区西二旗西路的某项工程建设，首先需要对该路段进行明挖施工，并且需要将开槽深度控制在4m范围内，但是，根据相关数据资料的调查分析发现：该路段的地下管线分布比较复杂，而且埋深各异，对整个工程建设造成一系列的施工安全隐患，因此，需要借助地质雷达探测技术，明确的诊断该地区的地下管线的实际分布状况，排除安全隐患，保障施工建设的顺利开展。另外，根据探测实际情况以及应当遵守的测线布置原则，并且充分地考虑埋深，利用地质雷达探测技术，在路的两侧以及路中央设置3条测线方向，并且每隔20m均要布置1条横向的测线。

5 探测结果及对比性分析结果

探测结果：利用地质雷达检测出：整个西二旗西路这项建设工程的测线长度为1195m，并且探测的有效深度为0-4.0m。另外，对原始图像进行了反褶积、数字滤波、影像增强等后期处理，准确的探测出地下管线的分布情况。附：西二旗西路雷达测线布置图，如图1。

对比性分析结果：地质雷达技术应用之后，探测的反射波双曲线现象严重，能够清晰的检测出地下管线的分布及形态，而且地下管线的形态不受雷达天线之间的距离的影响；在用用过程中，若雷达探测仪正处于探测目标的上方，则显示出，雷达波的传播时间最短，能够有效的提升地下管线的探测效率，并且保障探测质量；在探测速度保持不变的情况下，若地下管线的埋深越大，则显示出来的趋向形态越平缓，反之，则越明显，能够充分地掌握地下管线的分布节理，提升探测的准确率。

附：地质雷达设备，如图2。

6 结论

总之，地质雷达探测地下管线的分布情况，具备无损、快捷、连续、准确、分辨率高等应用优势，利用先进的地质雷达探测地下管线的实际情况，能够为地下管线的顺利铺设保驾护航，有利于推动和谐城市建设进程。

参考文献：

[1]龚慧斌.城市复杂条件下地下管线探测中地质雷达的应用[A].//中国城市规划协会地下管线专业委员会2007年年会论文集[C].2007：95-99.

[2]杨向东.地下管线综合探测技术在道路改造中的应用[J].物探与化探，2001（6）：477-479.

[3]陈军，赵永辉，万明浩，等.地质雷达在地下管线探测中的应用[J].工程地球物理学报，2005，2（4）：260-263.

地质雷达范文第3篇

关键词：地质灾害；地质雷达；勘察；技术运用

随着近年来的气候不断变暖，地质灾害的数量有增无减，所谓地质灾害就是在地质作用或是人为因素下形成的一种对人类的生命财产造成威胁或是一定损害的灾害。常见的地质灾害有山体坍塌、滑坡、泥石流等，它们都是人类的潜在威胁，我们必须加强科学技术的综合研究，提高对于地质灾害的勘察手段和水平，减少因地质灾害勘察不准确以及预测不到位而引起的不必要的经济财产损失。任何的地质灾害的发生都会引起相应地区的地理形态以及地球物理场发生变化，根据这个原理，物探方法可以很好地进行地质灾害的勘察，因此现阶段对于地质灾害勘察中地质雷达的技术运用进行研究具有重要的意义。

一、地质雷达用于地质灾害勘查的可行性

地质灾害的种类有很多，根据不同的划分标准，分类也有着很大的区别。简单的来说，地质灾害主要分为自然地质灾害和人为地质灾害两种，自然地质灾害的诱发因素主要有降雨、融雪、地震等，而引起人为地质灾害主要还是和人类的生产活动有着密切的关系。对于我们常说的常见的地质灾害指的是与崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等六种地质作用紧密联系的并对人们的正常生活以及生命财产造成一定影响的地质灾害运动。常见的地质灾害有山体的崩塌、滑坡、泥石流、水土流失等等，每一种自然灾害如果不能及时的预测以及制定有效地防护措施，都将产生不可预测的消极后果。而每一种地质灾害的产生都将会对相应的地区的地质环境或是相连接的介质层留下相应的反映或是痕迹，这也就是我们常提到的介电界面，最常见的就是地质运动之后留下的裂隙或是陷坑等等，这些介质层的物理性质一般相差都特别的大，因此鉴于这个原因，如果对地质层采用一定的手段进行勘测，就会找出这个介电界面，从而解译出该界面的准确位置及大致形态，通过相关分析得到人们想了解的信息。而实践证明地质雷达可以达到这种勘测的预期效果，因此地质雷达用于地质灾害勘查是可行的，再加上地质雷达自身的高频、宽频带、短脉冲等特点，也使得地质雷达在地质灾害的勘测中具有一定的优越性。

二、地质雷达在地质灾害勘查中的应用

1.地质雷达在地裂缝勘查中的应用

地裂缝的目前一种独特的而又比较常见的一种地质灾害，特别是自1976年唐山大地震以来，地裂缝的活动强度有了明显的增强，还有近几十年来过量抽汲承压水、断裂等也直接导致了地面沉降程度的加深，这也在一定程度上加剧了地裂缝的产生。由于地裂缝在地表出现的频率越来越高，同时规模和宽度也变得愈加细微，有的地裂缝只能按照mm计算，因此要想勘察出这些缝隙较小的不易引起注意的地裂缝就必须采取有效地勘测测量方法。当地层受到剪切或是张力的影响时，地层就会产生一定的裂痕，出现位置偏移，这时候如果采用雷达进行成像勘测，就会在雷达的图像显示上出现同相轴错断，错断程度越大表明裂缝的宽度越大，另外如果雷达勘察到地裂缝，雷达的局部波形也会发生畸变，频率也会发生变化，因此目前地质雷达的运用解决了这些规模较小而超声波又很难测到的断裂缝的问题，在地裂缝勘查中发挥了重要的作用。

2.地质雷达在岩溶塌陷勘查中的应用

地质雷达是一种基于电磁波的基本理论发展的利用天线向四周发射高频宽频带短脉冲电磁波物探方法，它可以勘测出一些较隐蔽分布的介质或是既定测量目标。在使用雷达勘察岩溶塌陷地区时，如果基岩面较完整的话，那么反射波的同相轴连续性会相对正常，波组运动状态良好，信号也比较强。而对于部分塌陷区或是溶蚀发育区，再用地质雷达进行勘察时，雷达的波组显示就会发生异常，程度会加大，而且原来的连续相位多的双曲线运动也变得没有规律，这也是判断岩溶是否塌陷的主要依据。对于灰岩、白云岩等可溶性较强的岩石地区，出现岩溶塌陷的概率极高，一方面是由于水的溶蚀，另一方面是其他因素造成的溶洞扩大，这种岩溶塌陷的地质灾害一般出现在较为隐蔽的地区，安全隐患也非常大，因此要在地质雷达技术的基础上，不断加强这方面的技术研究。

3.地质雷达在滑坡勘查中的应用

由于受到长时间的河流冲刷、雨水浸泡或是地下水活动剧烈等都会引起斜坡出现滑坡，俗称也叫“走山”、“垮山”。在一些斜坡地貌明显或是发育良好的地区，滑坡是一种比较常见的地质灾害，这种灾害具有很大的突发性，也可以说它是地震运动、泥石流等灾害的次生灾害。要想对滑坡灾害进行成因分析和很好勘察，首先要对斜坡地貌发育的地区的滑坡面进行考察和了解。在滑坡灾害勘察中，电测法和地震勘测法也是比较常见的勘察方法，但是由于它们的花费代价较高，因此适用范围具有一定的局限性，而采用地质雷达进行滑坡勘查既快捷又高效经济，因此近年来得到了很好的推广和应用。

4.地质雷达在活动断裂勘查中的应用

由于城市自然环境具有一定的特殊性，再加上人类活动的不断加剧以及其他的因素影响，在城市这个复杂环境中进行活动断裂勘察工作已经是城市亟需解决的一个关键性问题。同时活动断裂作为一种潜在的而又影响力巨大的地质安全隐患，很容易诱发一些其他的地质运动以及地质灾害，危害极大，我们一定要加以重视。如果我们能在活动断裂引起灾害之前能对活动断裂的位置进行较为准确的确定或是定位，并进行一定的勘察，那么就可以及时采取相应的预防和保护措施，尽可能的减少因活动断裂引起的地质灾害而造成的经济损失。在活动断裂勘察中，我们一般都采用既快速，准确性高，实效性极好的勘察手段，以往的传统的活动断裂方法中的钻探及变形监测方法正在不断被地质雷达勘察方法所取代。

结语

地质灾害自人类历史产生以来就对人们的生命财产安全造成了严重的威胁，尽管当前各项技术发展很快，但是还是避免不了地质灾害带来的迫害，而我们唯一能做的就是对地质运动进行很好的监测，在地质灾害之前可以进行有效的预防和防护。地质雷达作为一种快速、高效、经济的探测手段，已经在工程建设、地灾防治等领域中得到了很好的应用，特别是在地质灾害勘查中更是发挥着不可替代的作用。

参考文献：

[1] 叶腾飞，龚育龄，能昌信，董路，陈勇. 环境地球物理方法在污染场地调查中的应用[J]. 南华大学学报（自然科学版）. 2008（03）

[2] 赵燕峰，娄海. 道路探地雷达在高速公路检测技术中的应用[J]. 河南师范大学学报（自然科学版）. 2004（02）

[3] 闫长斌，徐国元. 探地雷达技术在岩土工程中的应用现状与展望[J]. 湖南理工学院学报（自然科学版）. 2003（02）

地质雷达范文第4篇

关键词：地质雷达；勘察技术；工作原理；电磁波探测；手段

中图分类号：[TB16] 文献标识码：A文章编号：

1前言

地质雷达作为勘察高新技术方法，以其分辨率高、定位准确、快速经济、灵活方便、剖面直观、实时图象显示等优点，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，必将在工程探测领域发挥着愈来愈重要的作用。

2地质雷达技术的基本原理与特点

2.1地质雷达的工作原理

地质雷达是一种使用高频电磁波探测地下介质分布的非破坏性探测仪器。它通过剖面扫描的方式获得地下断面的扫描图像。雷达通过在地面上移动的发射天线向地下发射高频电磁波，向地下定向发射的电磁波，遇到不同的电性界面就会发生反射，电介质间的电性差异越大，反射回波能量也越大。反射到地面的电磁波被与发射天线同步移动的接收天线接收后，通过雷达主机精确地记录下反射回波到达的时间、相位、振幅、波长等特征，再通过信号叠加放大、滤波降噪、图像合成等数据加工处理手段，形成地下断面的扫描图像。通过对雷达图像的判读，便可得到地下目标物的分布范围和状态。

2.2地质雷达的特征参数

地质雷达的基本原理是基于高频电磁波理论，工作方式是以宽频带短脉冲电磁波形式，由地面通过发射天线（T）送入地下，经地下地层或目标层（抛石层界面）反射后返回地面，为接收天线（R）所接收（见图1）。整个过程脉冲波行程需时：

（V为电磁波速，X为天线距，Z为目的层深度）。

当地下介质中的速度为已知时，可根据测定到的精确的t值（ns，1ns=10-9s），由上式求出反射体的深度（m）。 式中X值在剖面探测中是固定的。当V值难以确定时，可采用近似计算，其中C为光速（3×108m/s），εr为地下介质相对介电常数，可以利用经验数据或测定获得。

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、白色表示，或者以灰阶或彩色表示。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，图2是雷达波形记录示意图。

图1 反射探测原理图 图2 雷达波形记录示意图

反射脉冲的强度与界面的波反射系数和穿透介质的波吸收程度有关。垂直界面入射系数R的幅值和幅角，分别可由下列关系式表示：

式中a=μ2/μ1、μ和ε、δ分别为介质的导磁系数，相对介电常数和电导率，角标1和角标2分别代表入射介质和透射介质，由关系式可以看出，反射系数与界面两边介质的电磁性质和工作频率ω=2πƒ有关，即与介质的空隙率、含水量有关，含水多，δ、ε值变大，相应地反射系数也会不同。

现场测量，通常采用剖面法(GDP)或者宽角法(WARR)两种方法。前者发射天线和接收天线以固定间距沿测线同步移动；后者是固定一个天线、移动另一个天线或者是两个天线同时由一中心点向两侧反方向移动。上述两种方式的记录点均为两个天线的中心点。

2.3地质雷达的特点及应用

瑞典RAMAC/GPR型地质雷达由屏蔽、非屏蔽天线（50MHz—2.3GHz多个固定天线）、ProEx主机（50MHz—2.3GHz天线共用）、测量轮、便携PC等组成。ProEx主机与PC机之间、ProEx主机与天线之间均采用光纤连接通讯，提高数据传输和发送指令的可靠性，测量轮控制数据的采集，沿测线每道的位置由该道在数据文件中的位置给出，消除人工移动天线造成的测量误差，提高平面定位的精度。

地质雷达是一种用于解决浅层工程地质问题的高新物探技术。由于其采用了高频、宽频带、短脉冲和高速采样技术，因而其探测的分辨率被公认为高于其它地球物理勘测手段。

3地质雷达技术的应用

3.1工程概况

某建设单位在边坡开挖过程中，由于一条工地输水管发生断裂，大量的自来水渗入开挖边坡的土体中，在开挖施工过程中土体失稳产生滑坡，首先是在已开挖整平场地近坡脚前缘地表发生隆起，其后在几天时间里滑坡不断向坡顶发展，其边坡的上部土体呈分台阶、叠瓦片状向下不断滑移，并相伴一系列的张性裂隙，应建设单位的要求我院对此边坡进行了边坡岩土钻探勘察工作，本次采用地质雷达超强地面耦合雷达天线结合前期边坡勘察，验证前期边坡勘察结果和地质雷达在寻找滑坡及滑动面的实际应用，沿原勘察工作中的勘探线进行重新探测。

3.2探测准备

本次滑坡探测仪器选用瑞典MALA雷达及配套RTA天线，天线中心频率为50MHz，天线间距为4m，采样步长为0.20m，叠加64次。沿原滑坡勘探坡面自下而上布置一条近200m长的连续测线。

3.3数据处理与分析

依据前滑坡勘察地质资料显示该工程区域的基岩为紫红色泥质砂岩，上覆粘土层较厚，坡面植被较发育。理论上滑坡滑动面上下，粘土与基岩风化层电性差异较小，雷达探测的数据反映出的图像界面应不甚明显，在数据处理时用Reflexw软件进行了相关技术处理，并根据地形起伏对地形进行了修正。得到数据图像较清淅的反映了滑坡剖面的不同岩性和上部滑坡各结构面分界线，下图3是本次地质雷达实测剖面。

图3 主滑动段沿坡下至坡上地质雷达剖面(方向与主勘探线一致)

根据本次地质雷达探测成果，滑坡面上部土体沿多层滑面向下滑移，其滑动面以上滑动体在脉冲反射波中的反应为强烈的杂波面反射，表现为一系列与坡向相近的反射面。而滑动面以下的未发生滑移的紫红色泥质砂岩基体，其波形表现为均匀完整的连续波，与其上部波形形成强烈的反差。揭示的滑动面深度与勘察揭示的滑面深度亦基本吻合。

4结束语

综上所述，地质雷达是目前最为快速、高效、经济的高新探测技术，有较强的理论性与实用性，具有推广应用价值。今后在应用方面，应当进一步研究探测目标参数和响应，提高分辨率、扩大探测深度，提高地质雷达图像的反映效果，强化数据处理和资料分析，以深化雷达图像的电磁波反射特征与地质特征的相关性。从而促使这一高新地球物理勘测技术迅速发展，适应新时期地质勘察工作的要求。

参考文献：

地质雷达范文第5篇

浅埋；覆盖层；地质雷达

1.引言

近年来，随着我国公路，特别是高速公路的迅速发展，公路隧道建设已进入大发展的新时期。公路隧道一般具有跨度大、开挖断面大的特点，施工难度大，容易出现冒顶，侧壁坍塌、失稳等问题。尤其隧道穿越浅埋地段时，由于隧道上方覆盖层埋深浅，围岩条件差，基本无自稳能力。施工方法不当可能导致隧道出现滑坡、坍塌、衬砌开裂变形等病害，影响隧道结构的完整性、耐久性及使用性。当隧道穿越浅埋地段时，对隧道上方覆盖层厚度及上方覆盖物的分布情况的精确探测，能较好的指导隧道设计及施工作业。

目前对覆盖层厚度探测的方法很多，相比于电法勘察和地震勘察，地质雷达探测方法具有高分辨率、无损性、高效率等特点。本文以地质雷达方法应用为例，探讨地质雷达方法在浅埋隧道覆盖层厚度探测中的应用。

2.基本工作原理

地质雷达是采用电磁波探测地下介质分布和对不可见目标体或地下界面进行扫描，以确定其内部结构形态或位置的电磁技术。其工作原理为：电磁波以宽频带脉冲形式通过发射天线发射，经目标体反射或透射，被接收天线所接收，见图1。

电磁波的传播取决于物体的电性，物体的电性中有电导率 和介电常数 ，前者主要影响电磁波的穿透（探测）深度，后者决定电磁波在该物体中的传播速度，因此，所谓电性介面也就是电磁波传播的速度介面[1]。不同的地质体（物体）具有不同的电性，因此，在不同电性的地质体的分界面上，都会形成电性界面，雷达信号传播到电性界面时产生反射信号返回地面，通过接收反射信号到达地面的时间和信号强弱就可以推测地下介质的分布及变化情况。

电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度和波形将随所通过介质的电性差异及集合形态而变化，由此通过对时域波形的采集、处理和分析，可确定地下界面、目标体的空间位置甚至结构状态。

3.应用实例

下面以贵州黎平至洛香高速公路某隧道左幅出口浅埋段覆盖层厚度探测为例。

A.工程概况

隧道区位于雪峰古陆西缘，苗岭隆起带东侧的黎平短轴穹隆内，地质构造复杂。隧道洞口出口段为元古界清水江组（pt2q）砂岩。隧道出口左幅洞口ZKXX+715~ZKXX+685里程段埋深为3m~14m，属浅埋区。隧道上覆碎石土，松软结构；下部围岩破碎，以风化裂隙为主，松散结构，无自稳能力。隧道洞口位于两山坡之间的凹陷地带，隧道两侧所受偏压大。如图2所示。

B.测线布置

地质雷达天线采用美国地质雷达SIR-2000的100M天线，测量方式采用点测方式，点距为10cm。根据隧道轴部走向，雷达探测共布置2条测线。一条沿隧道纵走向在隧道左拱腰处上方的地表ZK17+715~685段布置，一条沿隧道纵走向在隧道右拱腰处上方的地表ZK17+ 685 ~715段布置。如图3所示。

C.数据采集及成果分析

地质雷达探测图像如图4、图5所示。

从图4、图5中可以看出，隧道洞口前方ZKXX+ 715~ZKXX+705段存在一条斜向的直线型反射同相轴，如图中Ⅰ所示，推测该段为管棚段；隧道左侧管棚段下方存在一条明显的不规则反射界面，如图中Ⅱ所示，推测该段为管棚注浆部分。而后施工结果证实，该探测结果与施工结果基本吻合。

隧道洞口前方ZKXX+ 715~ZKXX+685段也存在另一明显的不规则反射界面，如图中Ⅲ所示，推测该反射界面为隧道上方覆盖层与隧道基岩的分界面。由该反射界面可推断，隧道上方覆盖层厚度呈现由小到大的变化趋势，其变化范围约为3.5m ~6m。由隧道后续开挖揭露的地质情况判断，该雷达探测结果与实际情况基本吻合。

4.结论

用地质雷达方法在该浅埋隧道覆盖层厚度探测中取得了较好效果，证实该方法在探测隧道浅埋区覆盖层厚度及其分布的应用中是有效可行的。

综上所述，地质雷达方法在浅埋隧道上方覆盖层厚度及分布的探测中是有效的方法手段之一，该方法方便、快捷、工作效率高、探测效果明显。同时，地质雷达抗干扰能力不强，地面附近的钢材及电线对其可产生干扰，在应用中应正确识别干扰；另外，由于地表不平整，也会给地雷雷达探测带来了不小的难度，尤其是深度确定有一定的影响。

地质雷达是一种正在不断发展的无损探测技术，对不良地质状况的探测效果良好，但准确率不可能达到百分之百，对雷达图像异常情况的准确判断解释，需要大量的经验积累。

[1]李大心编著.探地雷达方法与应用[M]北京：地质出版社.1994

[2]郝建新，魏玉峰，林雄斌.地质雷达探测干扰因素及图像识别研究[J]工程勘察.2008.11

[3]许新刚，李党民，周 杰.地质雷达探测中干扰波的识别及处理对策[J]工程地球物理学报.2006.02