探地雷达在桩基探测中的应用研究

文章叙述了探地雷达对桩基探测的一系列实验工作，通过探地雷达三个参数的匹配对比，研究适合在上海地区应用探地雷达探测桩的一些技术措施和方法。     

探地雷达技术在公路病害探测中的应用

探地雷达是一种基于介质电磁性质差异的非破坏性测试技术,具有快速、简捷、抗干扰能力强、分辨率高等优点。公路路面、基层、路基和地基等结构层之间存在电磁性质差异,且路基病害造成的结构破坏导致各种介质相互混合,也使得病害区段介质电磁性质与周围明显不同。因此,公路病害的雷达探测具备基本物理前提。以某高速公路裂缝等病害探测为实例,阐述了探地雷达原理和工作方法技术及其在裂缝发展程度、路基不密实区、是否存在空洞等病害特征及其成因探测中的有效性。     

The use of the Ground Penetrating Radar (GPR) method in engineering-geological studies for the assessment of geological-cryological conditions

We present the results of the use of the Ground Penetrating Radar (GPR) method on saline and nonsaline soils in permafrost rock zones. GPR records are geologically interpreted during thermokarst and pingo study. The usefulness of the GPR method for mapping the top and bottom of permafrost rocks is explored for saline soils.     

阵列式探地雷达信号极化场特征

阵列式观测是探地雷达系统研制和新型探测方法的一个重要发展趋势,而同形多源并发地下目标响应特征分析成为系统研制和数据处理研究的基础和前提。阵列式天线的多源并发信号及目标反射信号存在复杂的极化特性,但同时也包含更多目标特征的响应信息。本文针对基于似平面波探地雷达系统,分析了目标体在极化平面波照射下的响应特征,从多极化信号角度分析典型地下目标体形态特征;并采用时域有限差分正演分析方法,通过对阵列天线接收到的数据沿时间轴进行积分来获得目标在地表投影的分布情况,分析了一维及二维分布的收发天线阵列对目标的检测。研究成果表明,多极化综合特征分析能够有效改善目标检测的稳定性,提高目标响应信号的信噪比,减弱天线方向图和目标散射截面闪烁对数据剖面的影响,降低数据处理和解释的难度。     

钢筋混凝土GPR检测图像的目标体快速识别技术

在一般的城建工程结构体的探地雷达检测中,为减小检测工作周期,需要进行现场探测、处理及解释;或是检测工区数据量大,逐个剖面进行人工处理解释需要很大的工作量和工作时间。为解决这些问题,引入了基于F—K偏移及小波变换法图像分割的目标体快速识别技术,对钢筋混凝土探地雷达检测图像进行处理,达到了对钢筋混凝土结构探地雷达检测图像快速处理与解释的效果,也为能够把数据处理程序直接嵌入探地雷达系统中提供理论基础。     

探地雷达数据可视化方法

采用文件映射降低大数据量探地雷达(GPR)数据显示对计算机内存的需求,同时使GPR数据可以当作一维数组进行数据处理,方便对数据的随机、实时访问;应用直接写位图、视区分割的成图方案,实现对GPR数据的实时显示;通过位图调色板实现GPR数据调色板,灵活应用该技术可使本来需要对原始数据进行大量运算的算法通过调整调色板实现,提高了GPR数据处理的速度。     

祁连山老虎沟12号冰川冰下形态特征分析

利用探地雷达对老虎沟12号冰川进行了多个剖面观测,分析了雷达图像反映的冰川内部特征.结果表明通过分析雷达图像中的纹理和位置,雷达波形的振幅和极性变化等信息能够有效的辅助识别冰川内部介质的变化界面位置和估算其规模.在老虎沟12号冰川的部分剖面内部存在冰内空洞、冰内融水空洞、冰下裂隙、冰下河等地貌形态,在冰岩界面和冰川边缘存在规模不等的碎屑层.这说明即使在典型的大陆型冰川,冰川内部结构也可能较为复杂,在冰岩界面处可能存在较强的冰川作用.     

祁连山老虎沟12号冰川冰内结构特征分析

利用探地雷达(Ground Penetration Radar,GPR)调查冰川冰内结构和冰层厚度是一种监测冰川变化常用手段.应用麦克斯维(Maxwell)方程的二维时域有限差分(FDTD)方法,通过将模拟图像与老虎沟12号冰川的实测图像的对比,分析了雷达剖面中的几种反射特征,如冰裂隙、融洞、暖冰等.对比结果表明,GP...     

探地雷达在岩土工程勘察中的应用

探地雷达是利用超高频脉冲电磁波探测地下介质分布的一种地球物理勘探方法,由于其具有高效率、高分辨率、高准确率等特征,在浅层岩土工程勘察中应用越来越广泛。以国道G110改造工程勘察为例,介绍探地雷达在岩土工程勘察中的应用,对于确定断层的深部展布状况和花岗岩囊状风化界面起到了重要作用,给勘探孔之间地质体的推断解释提供了科学依据。     

基坑维护工程注浆效果的雷达检测

注浆法是基坑工程事故应急处理中常用的方法之一。注浆属于隐蔽工程,在对注浆后浆液的影响范围、固结程度的检测中目前的检测手段还十分有限。根据某基坑维护工程注浆效果的雷达检测工程实例来看,地质雷达探测法应该是比较快速的方法之一,而且也能达到一定的工程效果。     

探地雷达在祁连山多年冻土调查中的应用

探地雷达用于多年冻_十区的勘测一般通过钻孔和探坑进行直接对比来确定冻土层分布状况,但在野外工作中,钻孔资料一般很难得到,而探坑在有限的人力物力条件下也很难开挖,这给冻土层的野外确定带来很大困难.我们采用雷达探测资料寻找浅层地下冰深度来确定多年冻土上限的深度,企图能在没有现场对比资料的情况下寻找一种利用探地雷达探测多年冻土的简易方法.探测结果显示,通过地貌特征寻找浅层地下冰可能存在的典型地段进行雷达探测能很容易确定多年冻上上限的位置.2007年在祁连山区利用Pulsc EKKO Pro探地雷达进行了多年冻土的野外探测,结果显示:大雪山老虎沟海拔3 684 m(39.5907°N;96.4339°E)处多年冻土上限约为2.2 m,在冷龙岭北坡的水管河源头海拔4 053 m(37.5463°N;101.7709°E)至海拔3 907 m(37.5508°N;101.7752°E)处的多年冻土上限深度为2.5 m,在宁昌河源头沿河岸从海拔3 448 m(37.5649°N;101.84 55°E)至海拔3 377 m(37.5797°N,101.8377°E)处多年冻土上限为2.4 m,在走廊南山的观山河源头海拔3 468 m(39.2615°N;98.6715°E)处多年冻土上限深度在2 m左右.另外根据4个勘察区多年冻土特征地貌分布区的最低分布海拔总结得出,老虎沟地区为冻土下界分布最高地区,关山河源头为冻土下界分布最低地区.其原因主要是降水和植被的差异造成的结果,降水量大和植被良好的地区多年冻土下界的分布海拔就低,反之亦然.     

时域有限差分法(FDTD)模拟探地雷达极化测量

由于探地雷达偶极天线具有电磁极化特性,其发射天线主要发射沿着天线长轴方向的线性极化波,而接收天线对这种极化方向的电磁波也最灵敏。因此,在对混凝土中钢筋、电缆等目标体进行检测时,利用天线的极化特性可以了解目标体的延伸。时域有限差分法是麦克斯韦方程的直接时域法,其计算简单、直观、灵活性强、计算精度高、动态范围大。利用时域有限差分法(FDTD)对地质雷达极化测量进行了正演模拟,取得了很好的效果。     

探地雷达技术在植物根系探测研究中的应用

植物根系传统研究方法的局限性迫切需要寻求一种无损性的根系探测技术.基于无损性探测的特点,探地雷达已被证明是一种能够应用于根系探测的潜在工具.对探地雷达探测原理及其在植物根系形态绘图、根径大小和生物量测量等几个方面中的应用研究进行了综述,阐述了该方法的优势和应该注意的问题.根系形态分布探测需要提高雷达的发射频率和保持足够小的扫描间距;在估计植物根系大小和生物量方面主要依赖于有效的、能够反映相关特征的雷达探测信息参数的提取,同时还需要高级的数值分析和数据处理技术的支持.     

探地雷达测量土壤水含量的进展

包括探地雷达(Ground Penetrating Radar)在内的许多电磁方法正越来越多的应用于近地表水文地质领域。探地雷达技术基于介质的电磁特性,通过介质介电常数和速度的变化来反映土壤的体积水含量。水的相对介电常数为81,而周围介质的相对介电常数约为2~30,这样大的介电常数差异使探地雷达成为监测和分析地下水的有效工具。介绍4种应用探地雷达测量土壤水含量的方法,包括:探地雷达反射波法、探地雷达地面波法、钻孔探地雷达方法、以及探地雷达地表反射系数方法4种方法各有不同的适用条件,其中反射波方法最为常用。     

探地雷达在古城墙病害探测中的应用

古城墙由于长年雨、雪水的侵蚀,容易造成城墙内部砖层、土体疏松等病害区域的发生,然而如何确定这些病害的位置、深度、规模等,是非常棘手的问题。探地雷达作为一种无损探测手段,具有探测效率高、分辨率高、结果直观等特点,对探测目标体不会造成任何损伤。结合工程实例,采用探地雷达技术对古城墙顶面进行探测。根据对探地雷达图谱进行处理分析,并选取5处有代表性的雷达图谱进行轻型动力触探验证。结合轻型动力触探验证资料,综合解释分析,提高了查找病害区域的准确性,同时说明探地雷达在古城墙探测中的适用性。     

利用探地雷达的极化特性检测建筑物结构

探地雷达偶极子天线激发的是线性极化波,其主要极化方向与天线的长轴平行。接收天线对与其长轴平行的入射电场分量最敏感。对于高导圆柱体,当半径与波长之比较小时,其散射场TE极化的后向散射宽度要小于TM极化的后向散射宽度。通过桥梁结构检测实例证明,利用这种特性,在建筑物结构检测时,采用发射天线和接收天线平行、且垂直于钢筋走向的天线布置,可以减少浅部钢筋的散射,增强雷达剖面中对深部目标的辨识。     

基于GPR图像的福建海坛岛北部海岸冲积扇沉积构造及其成因的初步研究

福建海坛岛北部海岸发育一座覆盖淡灰黄色风成砂层、相对高度达30 m的大沙山,外貌很像风成大沙丘,但同时又具有冲积扇形态。其成因和沉积环境有待考证,而探明大沙山内部沉积构造是判别其成因的主要途径之一。在野外考察的基础上,运用探地雷达（GPR）对大沙山内部沉积构造进行探测,获得约20 m深度范围内的沉积构造图像数据。结果表明:大沙山中上部发育由棱角状砾石或粗砂细砂组成的沉积旋回和沟槽沉积构造,显示出冲积扇上部的沉积构造组合特点;中下部层面中交替呈现弧形沉积构造,大沙山南侧发育有向南倾斜28°～30°的前积层理。结合大沙山西侧冲沟剖面沉积构造、大沙山表面的棱角状砾石特征以及现代风沙地貌分布规律,初步认为大沙山是山前多期沟谷洪流携带的碎屑物沉积形成的冲积扇残余堆积体,沉积间隙受海岸带风沙活动影响。     

FDTD方法模拟探地雷达探测硝基苯在介质中分布及电磁波响应特征

采用时间域有限差分方法对硝基苯在介质中的存在状态进行探地雷达的探测模拟,研究硝基苯在介质中的分布及电磁响应,讨论使用探地雷达探测硝基苯污染的可行性和分析污染程度,为污染的监测和治理提供信息。     

三维频散介质中地质雷达信号的FDTD数值模拟

考虑频散介质的电磁波传播,引入随频率变化的电位移矢量D,并对电场强度E和电位移D进行标准化。开发出一种计算介电常数随频率变化满足Debye关系的频散介质中麦克斯韦方程的时间域有限差分（FDTD）解法,并编写了相应的计算原代码。在边界部分引入假象的介电常数和磁导率,实现了边界的无反射吸收,避免了Berenger完全匹配层中场分裂过程,提高了计算效率。计算实例可以看出频散介质中波的传播情况。     

探地雷达在公路质量无损检测中的应用研究

探地雷达是利用高频电磁波在地下介质中传播规律进行勘查和检测的一项现代高新技术,广泛地应用于灾害地质调查、公路工程质量的无损检测等浅层及超浅层工程地质勘查中。本文以探地雷达在公路工程质量无损检测中的应用为基础,简述其在该领域应用的方法原理,讨论了公路结构模型与探地雷达反射信号间的关系,最后给出应用实例,以说明该方法的应用效果。