点状不良地质体钻孔雷达响应特征的形状效应正演分析

针对钻孔地质雷达探测工作中常见的空洞、岩溶和地下埋藏物等点状不良地质体,利用时域有限差分数值模拟方法,对岩土体内不同形状和不同埋深的目标地质体进行了雷达响应正演模型研究,并分析了这些模型的实际分辨能力和应用条件。结果表明,对于不同的探测任务,应根据感兴趣目标体的几何尺寸、分辨率要求等来选择合适的天线频率;不同几何形状的点状不良地质体所呈现的雷达剖面形式各异,且雷达反射信号强弱也不同;同一频率天线其探测分辨能力随空洞埋藏深度而变化,同一埋深下,天线频率越高,高度分辨能力效果越好。研究结果可为钻孔雷达用于岩体工程勘察、灾害隐患探测提供模拟图像认知和数据判读支持     

地质雷达探测技术在地基空洞探测中的应用

在房山区大董村拟建工程基坑开挖和CFG桩施工过程中,发现地层中存在空洞。为确保天然地基的安全,首先选定重点区域采用地质雷达探测异常区,然后采用钻探开挖手段进行确认。根据工地的地质情况,在选定的重点区域采用井字形与往返方式布设雷达测线34条。为准确了解雷达波对地下空洞的相应特征,按照与实际尺寸1∶20建立地下空洞模型,并运用Gprmax软件进行正演模拟,通过与现场实测剖面对比分析发现,空洞可造成雷达反射波同相轴不连续,且其波形呈现典型的双曲线形态。利用地下空洞在雷达剖面上响应特征,确定了工区内选定区域的空洞位置、大小及埋深,经开挖验证,解译结果可靠。根据解译结果绘制的场地内空洞异常分布图,为基础开挖、塔吊和桩基安全施工提供了依据。     

基于GPRMax2D的地下管线精细化探测方法

探地雷达是探测地下结构及其分布规律的一种重要的浅层地球物理探测方法,具有分辨率高、无损、抗干扰能力强、结果直观等优点,在工程物探领域被广泛应用。为提高对地下管线雷达图像特征的认识,确定管线异常体的位置,提高地质雷达的解释精度,利用时域有限差分法(FDTD)对地下管线进行精细化探测,包括对管线埋深、材质、管线内充填物、管线病害等影响因素的数值模拟,以此建立地下管线正演模拟合成图库,进而指导探地雷达实际探测图像的解释工作。现场管线探测结果表明:探地雷达可准确探测出地下管线的埋设位置及运行状态,为今后的维修养护提供了依据。     

蒙特卡洛方法在地质雷达探测地下管道中的应用

地质雷达是一种探测金属和非金属管道的有效方法,传统方法是利用经验电磁波速度计算管道埋深,存在较大误差,且往往无法估算管径或算法繁琐。蒙特卡洛方法是一种随机模拟的地球物理反演手段,从雷达图像中读取一系列反射回波穿行时间和雷达相对于管顶的位置数据,给定合理的电磁波速度、管道埋深和管径3个参数的范围,可以有效地拟合得到速度、埋深和管径。该方法在南京地铁盾构某区段,用来拟合估算地下输油管、自来水管和污水管的埋深及管径,取得了与实际情况较为一致的结果,拟合的电磁波速度符合地下介质情况。     

三维地质雷达探测技术在城市道路空洞病害普查中的应用研究

由城市道路地下空洞、路面脱空、土体疏松等病害引起的道路塌陷事故是目前国内许多城市面临的重大安全隐患。城市道路空洞病害具有隐伏性、突发性,造成的灾难性后果长期以来困扰着城市安全运营。以国内多地的项目实测及验证成果为基础,对三维地质雷达探测技术方法和工作流程进行了梳理,通过分析三维地质雷达剖面数据中病害体的顶界面反射、多次波反射、边界绕射波等异常特征和三维地质雷达切片数据中病害体周边地下管、井分布特征,总结了三维地质雷达技术在城市道路地下脱空、空洞病害探测中病害体的数据异常特征。实践研究证明,三维地质雷达探测技术以其作业高效、定位精准、抗干扰能力强、数据丰富全面等优点可有效地探测出道路下方存在的空洞等安全隐患,为城市道路病害的防患和治理提供准确、可靠的依据。     

复杂条件下的地下管线探测模拟

近间距、非金属地下管线的探测是当今管线探测的两大难题,再加上复杂的层状介质及干扰因素的影响,使得管线探测的难度增加,雷达剖面上目标体异常的判断比较困难。为了定位目标管线,提高解释的精度,针对两大探测难题及干扰因素,运用探地雷达模拟软件Gpr Max,结合Matlab语言建立复杂层状条件下的管线模型进行模拟研究。模拟结果表明:250 MHz天线频率下埋深1 m的管线横向分辨率为50 cm,金属管线和非金属管线的雷达反射波图像不同,可根据非金属管线的雷达剖面图像判断出管线充填物质和管径大小。模拟结果对实际复杂地下管线探测可起到指导作用。     

利用探地雷达探测地下空洞

简要介绍了探地雷达工作原理及其探测地下空洞的方法技术，以广州某地基勘察中地下空洞的检测为例，分析了地下空洞的雷达波组特征，总结了探地雷达时深剖面图的异常特征。指出该方法具有速度快、探测精度高、可获得连续结果等特点。经开挖验证，探地雷达异常特征与地下空洞实际位置相吻合。     

物探技术在多年冻土探测方面的应用

在青藏高原东部温泉地区对多年冻土厚度探测进行了试验研究,总结出一套可行的用于探测0～100 m范围内多年冻土分布及厚度的探测方法:选用探地雷达及瞬变电磁测深法分别对冻土上限及冻土下限进行探测,探地雷达分辨率高,能够有效解决地下0～5 m范围内多年冻土是否存在及上限埋深情况,而瞬变电磁测深法能有效解决地下5～100 m范围内的多年冻土下限埋深情况。     

紫金山金-铜矿露天采矿场地下不明空区的地质雷达探测

采用先进的地球物理技术探明露天采矿场地下不明空区的分布情况,准确确定其平面分布范围、顶面埋深及空间高度,对保障露天采矿作业的安全进行、预防突发性事故的发生具有十分重要的意义。运用地质雷达对福建紫金山金铜矿露天采矿场地下不明空区进行探测,在两个不同探测区块共完成18条探测剖面,剖面线总长近4km;经处理后的实测地质雷达剖面具有高清晰度、高分辨率,能准确反映地下各种不同规模的不明采空区的属性、平面位置、顶板埋藏深度、空区大致高度;地质雷达探测共查明较大空区异常55个。采用50MHz天线的地质雷达系统在该露采场的有效探测深度可以达40m以上。在露天采矿场,地质雷达探测受矿区地形条件及环境影响很小,可直接在岩（矿）石表面进行,不受第四系覆盖层对雷达波衰减吸收的影响。因此,地质雷达非常适应露天采矿场地下采空区的探测及定位。     

地质雷达技术在西部考古中的应用研究

地质雷达(GPR)是一种高分辨率浅层地球物理勘探仪器.在考古研究中GPR能够有效地探测出埋藏浅、尺度小、物性差异不大的目标体.结合实例,文章介绍了GPR技术及其对秦始皇陵地宫墓室的位置、大小、埋深等不同考古遗存的探测效果.     

地质雷达应用于探测拱桥，空洞的效果验证

运用地质雷达探测了一个拱桥和一个空洞,通过探测结果和被探体的实际揭露情况比较得出,雷达剖面图像的解释结果与被探体的实际剖面形态类似,水平误差取决于探测物理点点间距,深度误差仅±0.05m.     

综合多频率地质雷达天线探测活断层浅层结构——以玉树活动断裂为例

地质雷达技术具有操作性强、分辨率高、探测深度深、对地表环境无破坏和可重复探测等特点,在活断层探测中具有很大的优势。为验证综合多中心频率地质雷达天线探测活断层地下浅层结构效果,以民主村处发育的玉树活动断裂为研究对象,采用25 MHz、100 MHz、250 MHz和500 MHz中心频率的地质雷达天线对活断层浅层结构进行探测,并与探槽剖面进行效果对比。研究结果表明:低中心频率的地质雷达天线（25 MHz和100 MHz）可获取大范围内深度较深（约32 m）的活断层地下浅层结构的整体形态,从雷达图像上可识别出主断层分布范围、断层倾向及地下浅层结构等;而中高中心频率的地质雷达天线（250 MHz和500 MHz）则可获取局部范围内深度较浅（约3 m）的地下浅层结构,尤其是500 MHz天线。探测结果与地表构造地貌形态和探槽剖面地质构造一致,表明综合多中心频率地质雷达天线探测玉树活动断裂浅层结构的有效性和适用性,为活断层研究提供多尺度数据及方法支持。      

地质雷达在排水管道周边地下病害体探测中的应用

结合城市排水管道探测实例,依据地质雷达工作原理,通过试验确定了探测排水管道的施工参数;与地震资料对比,地质雷达对已知地下空洞与土质疏松体的探测结果验证了方法与参数选择的有效性;例举了桥梁、信号塔、井盖、广告牌、地下线缆等干扰物在地质雷达剖面上的典型特征,并对管道周边土体不密实、水集中渗流形成的地下病害体进行了解释;根据工作经验,就地质雷达法地下病害体探测程序提出了改进建议。     

干旱地区地下埋藏物的地质雷达探测方法

地质雷达应用于探测地下工程,常通过探测地下开挖区域间接地寻找目标。对因回填或坍塌空洞不明显的开挖区域,须通过研究开挖区边界以及地层缺失的雷达影像扰动特征,判定开挖区范围。现场探测实验表明,这种探测方法较准确,误差在允许范围内,达到了预期。同时,对干旱地区地质雷达探测地下埋藏物开挖区域的方法和影像特征进行分析和总结。     

点状不良地质体钻孔雷达响应特征 ——围岩及充填效应正演分析

钻孔地质雷达探测是一种有效获取高分辨率深部岩体信息的井中地球物理方法。针对钻孔地质雷达探测工作中常见的空洞、岩溶和地下埋藏物等点状不良地质体,利用时域有限差分数值模拟方法,对岩土体内点状不良地质体围岩介质和充填状况进行了雷达响应正演研究,分析了这些点状不良地质体围岩介质和充填状况对钻孔地质雷达反射信号的影响。研究结果表明,围岩与空洞内充填物的相对介电常数相对值,决定着雷达反射剖面信号的强弱对比,介电常数相对值较大时,更易确定目标地质体的前、后部界面位置,而低阻围岩的雷达波信号大部分被围岩介质吸收,通过单孔反射方法几乎不可能探测到空洞的存在。通过反射信号强度和正负相反射特性及其强弱变化,可以定性地判断空洞内填充物质的性质。     

隧道衬砌空洞探地雷达三维探测模型试验研究

从理论上论证了探地雷达探测时模型边界对数据采集的影响,并以此为依据设计了隧道衬砌内空洞的物理模型,对模型进行了三维探测,实现了探地雷达三维探测数据的可视化;分析了方形空洞在不同显示剖面上的图谱特征,在分析CL4多小波理论的基础上,探讨了多小波预处理的必要性及对CL4多小波进行了平衡化处理,运用Matlab编程实现了CL4平衡多小波阈值滤波算法,并与传统的基于傅立叶变换基础上的滤波效果进行比较。试验和滤波对比结果表明,三维探测能确定空洞大小、形态和位置,更加全面而细致地了解空洞的准确信息,提高雷达探测图谱解释的可靠性和准确性,并可根据缺陷的分布位置及大小评估衬砌内空洞病害的危害程度。常规滤波和CL4平衡多小波滤波均可清晰地分辨出异常目标,但经多小波变换后目标特征得到了加强,同相轴更加清晰,噪声去除更彻底,信号保留更完整,图像变得更“干净”。三维探测的实现为隧道衬砌检测自动识别技术提供了可靠的理论依据和方法,对隧道质量检测工程及质量司法鉴定具有重要的意义     

探地雷达在城市地铁沿线空洞探测中的技术方法

地下空洞探测是地铁施工中的重要检测内容之一,探地雷达具有在城市道路上快速检测的特点而被广泛应用。以北京某地铁沿线的空洞探测为例,着重讨论地下空洞的赋存空间、探地雷达探测空洞的技术方法和常见异常的特征等问题,分析了城市环境中探地雷达剖面上的常见异常,为开展该项工作提供一定的借鉴。     

基于地质雷达的地铁工程空洞调查

在简要介绍北京某地铁工程工程地质背景的基础上,提出了在盾构法施工区间地质雷达测线布置方法,通过对探测成果的分析研究及对部分异常的挖探验证,确定了空洞异常的分布范围及其性质。结果表明,F站~L站区间内共发现有3处明显的土体异常:1号和3号异常为土层严重疏松,2号异常为土体脱空;地质雷达能准确地探测土层疏松以及空洞异常,进而提供地下空洞基础资料。     

基于地质雷达的地铁工程空洞调查

在简要介绍北京某地铁工程工程地质背景的基础上,提出了在盾构法施工区间地质雷达测线布置方法,通过对探测成果的分析研究及对部分异常的挖探验证,确定了空洞异常的分布范围及其性质。结果表明,F站~L站区间内共发现有3处明显的土体异常:1号和3号异常为土层严重疏松,2号异常为土体脱空;地质雷达能准确地探测土层疏松以及空洞异常,进而提供地下空洞基础资料。     

球状孤石在探地雷达探测成果中的表现特征

花岗岩风化壳中分布的孤石对工程建设有较大的危害,较准确地探明孤石的大小及分布具有重要的实际意义。笔者采用现场实测和数值模拟相结合的方法对球状孤石在探地雷达探测成果中的表现特征进行了研究。结果表明:雷达波在孤石处出现了明显的孤形反射,反射弧的张开宽度随孤石直径、埋深的的增加而增大;雷达波中孤石顶点处反射弧的曲率半径与孤石直径近似呈线性关系,与孤石埋深近似呈二次多项式关系。所得结论对孤石分布地区探地雷达探测成果的正确解释有一定的指导作用。