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。     

注浆材料介电常数在雷达图像识别中的应用

利用探地雷达(GPR)方法探测软土盾构隧道盾尾壁后注浆分布效果时,电磁波在介质中的传播速度是准确识别介质界面的关键。在估计波速时常常将介质的介电常数假设为固定不变的常数,这不符合实际情况。为保证探测图像识别的精度,首次利用网络分析仪对不同配比、不同探测频率和不同龄期下软土隧道壁后注浆材料的介电常数进行了测定,对测定结果进行了基于射线追踪原理的GPR数据二维正演分析,并将分析结果与模拟的探地雷达隧道壁后注浆分布探测结果进行了比较。结果表明,针对不同的探地雷达探测频率而采用相应的介质介电常数来进行探地雷达探测图像的准确识别是十分必要的。     

基于马氏距离模板特征的地雷目标识别研究

通过探地雷达进行探雷是一个重要的应用方向,其对非金属地雷或者金属含量少的地雷的探测效果显著。本文针对探地雷达对地雷进行探测时目标特征提取困难的问题,提出了基于马氏距离模板特征的SVM识别算法,并给出了识别结果。该方法能有效提取地雷目标特征,有助于探地雷达数据解释和地雷目标的识别定位。     

探地雷达在河道探测中的应用

基于有限差分法,建立了探地雷达电磁波在河道传播的正演模型,并模拟了水下不同构造的典型工况,得到了相应的二维反射图像。和实际探测的河道图谱进行了比较,通过对模拟图像的分析和实际雷达探测图谱的解释,研究了探地雷达方法在河道探测中的可行性。     

基于GprMax软件的道路路基空洞探地雷达正演模拟

探地雷达具有高效、无损、分辨率高、使用灵活的特点,在道路检测方面的应用越来越广泛。根据时域有限差分(FDTD)算法,建立理想条件下道路路基充气和充水空洞模型,用GprMax及Matlab编程分别对不同形状、不同激励源频率、不同大小条件下空洞模型进行正演模拟,并对空洞模型正演模拟雷达图像进行分析。模拟结果有助于对实际探测空洞识别和雷达图像的解释,为探地雷达在路基空洞检测应用提供参考。     

三维探地雷达在银川市道路塌陷隐患探测中的应用

为了对城市地下空间可能存在的隐患进行有效地探测和识别,笔者以银川城市道路空间隐患探测为研究对象,根据地下管线走向情况,应用三维探地雷达技术对银川市清和南街—清和北街区间中间4幅车道进行探测,在测区内发现了包括地面沉降、脱空及松散不密实等8处异常,较好地识别了管道、井盖等人造结构物。探测结果采用三维水平切片、动画视频以及局部三维立体进行显示,相比于传统的二维剖面,结果更为直观可靠,减少了人为判断可能造成的结果误差,证明了三维探地雷达技术在识别探测城市道路塌陷隐患中的有效性。     

基于FDTD数值技术分析反向障碍物对探地雷达采集数据的影响

为了分析与雷达探测方向相反方向的障碍物对雷达采集数据的影响,以探地雷达理论为基础,运用时域有限差分法（FDTD）,建立相应的地质模型,进行探地雷达二维正演模拟。结合工程实例,对福建某隧道的雷达探测数据进行分析研究。研究结果表明,在使用探地雷达进行目标体探测时电磁波并非仅向探测方向发射和传播,在天线的四周都会有电磁波发射出来,而非探测方向上的电磁波将会对雷达采集的数据产生一定的影响,干扰数据解释人员解译的准确性。因此在使用探地雷达和解译雷达数据时,要了解现场环境和剔除干扰波,做到对探测目标体的正确判断。      

基于全极化探地雷达偏移算法的LNAPL污染土壤探测研究

本文将极化偏移算法应用于轻非水相液体(LNAPL)污染土壤的探测研究。采用石英砂作为土壤,柴油作为LNAPL污染物,在实验室建立LNAPL污染土壤模型。利用全极化探地雷达系统对污染土壤进行探测。对预处理后的数据进行极化偏移成像后,LNAPL污染范围可以被清晰地识别。通过对包含极化特征的信息进行重构和成像,提高了探地雷达的探测能力。     

探地雷达探测地下管线技术与应用实例

根据探地雷达的探测原理及技术参数影响因素，提出了工作频率的选择方法。以广州和商丘两地的两个探测实例，介绍了如何根据管径、埋深确定天线频率、天线距、采样点距、时窗等探地雷达技术参数；并选择已知埋深的管线，对波速进行实地测定，以便在探地雷达剖面上对目标体的埋深作出精确解释。     

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。     

探地雷达用于人工挖孔桩桩底岩溶探测的应用研究

在岩溶地区进行楼房建设、工厂修建、修路架桥时,其桩基的设计很多采用人工挖孔嵌岩灌注桩（人工挖孔桩）。通过对人工挖孔桩桩底目前几种探测手段的对比分析,运用探地雷达方法对桩底进行岩溶探测有其独特的优势。文章首先介绍了探地雷达桩底探测的具体方法,并根据介质介电常数的变化分析了探地雷达天线在桩底的辐射特征;其次,对桩底的两种地质模型进行了正演模拟;最后对岩溶地区人工挖孔桩底实测探地雷达剖面进行了分析解释。     

低频探地雷达探测冻土带天然气水合物正演模拟研究

通过对低频探地雷达在青藏高原冻土带环境下的探测深度、分辨率及反射特征分析的正演模拟来研究其在冻土带天然气水合物勘探中的可行性和关键参数。首先通过雷达测距方程计算确定了理论上探地雷达的最大探测深度与发射频率、地下介质电阻率、介电常数之间的关系,并根据电磁波反射理论计算满足冻土带天然气水合物探测深度所需的系统增益;随后通过低频探地雷达分辨率计算和仿真模拟来确定低频探地雷达在大尺度(200 m)范围的广义分辨率;最后参考已经发现天然气水合物的木里地区基本情况设计冻土及天然气水合物模型,利用时间域有限差分(FDTD)方法进行二维正演,获得了探地雷达信号在冻土带底界以及天然气水合物顶、底界的反射特征,为野外实测数据的处理及解释提供有用信息。研究结果表明,采用中心频率小于等于15 MHz且系统增益大于165 dB的低频探地雷达在地表电阻率较高的冻土区能够满足天然气水合物储层的探测深度要求;分辨率计算及仿真模拟表明低频探地雷达在满足一定条件下在200 m深度可以达到探测深度1%的广义分辨率;探地雷达信号在冻土底界、天然气水合物顶、底界均存在明显的强振幅和频率突变特征;理论计算结果认为应用低频探地雷达直接探测冻土带天然气水合物是可行的。     

地质雷达在地下埋藏物检测中的应用研究

运用地质雷达的理论办法,了解某区域范围内已知埋藏物所造成的地质污染情况,以便为下一步布置工程工作和环境保护提供依据。这里还建立了用于区域污染识别的探地雷达探测数据处理模型,对地下污染情况进行了探测和识别,并与实际结果进行了比较。实践证明,该方法既可以提高探地雷达信号解释精度,又提高了工作效率。     

探地雷达在探测玉树走滑断裂带活动性中的初步应用

探地雷达具有快速、检测范围广、探测深度深、分辨率高及对地表环境无破坏等特点,在活动断层探测应用中具有很大的优势。在简要介绍玉树走滑断裂带活动性的基础上,选择高分辨率的探地雷达对隆宝、昔日达和盘琼沟处断裂带附近的活动断层进行探测。采用时间域有限差分法建立活动断层的数值模型对其雷达波响应特征进行模拟,分析断层在探地雷达剖面上的反射波特征。根据断层的反射波特征解译探地雷达图像,判断断层的位置、走向及空间展布。结合探槽开挖对比,探地雷达图像的解译结果与探槽开挖后的断裂带剖面展示的断层活动性质基本一致。根据隆宝、昔日达和盘琼沟处的探地雷达图像与探槽剖面上断层反射波特征的对比研究,解译了玉树地震震中位置探地雷达剖面上的断层展布。研究表明,探地雷达是一种快速探测活动断层的有效方法,尤其是在地表破裂不明显的区域,不仅可以准确地判断断层的位置、走向及空间展布,还可以将断裂带附近地下岩层的层位信息及探槽断面之外的地表下图像清晰地呈现出来,为以后运用探地雷达探测活动断层提供参考。     

全极化探地雷达地下管道分类识别技术

常规探地雷达大多数是单极化雷达,单极化雷达只能获得单极化数据,对复杂环境中管道准确快速地识别比较困难。为了解决此问题,本文采用了全极化探地雷达识别管道的方法,提取了单一管道目标、多个管道目标中任何一个管道目标和受其他目标影响的管道目标的极化属性。结果表明,全极化探地雷达技术对处于极化属性受到影响环境下的管道目标均能较好地识别。因此,全极化探地雷达能够获得更加全面的目标体极化信息,有效地解决了复杂环境中管道准确快速识别比较困难的问题。     

探地雷达应用的初步分析

通过应用探地雷达在建筑物、地下埋设油罐及探测水底起伏等研究,分析了天线类型、发射天线和接线天线间距、测试参数的选取对工程问题的影响,对探地雷达的应用方法和应用效果作了分析,总结了探地雷达的应用特点。     

发射脉冲波形对探地雷达响应的影响

电性参数、系统参数以及处理方法,对探地雷达的探测深度、分辨率以及精度有重要的影响。这里主要讨论发射脉冲波形对探地雷达响应的影响,即首先产生汉宁、高斯、柯西和泊松四种窗函数所对应的发射脉冲波形,然后通过二维时域有限差分正演模拟方法分别获得上述激发波形在钢筋模型和薄层模型的响应,最后在分析响应结果的基础上,总结出不同激发波形对横向和纵向分辨率的影响。从正演模拟结果可以发现,在同一地电模型和相同的发射天线中心频率情况下,发射脉冲波形的宽度越小,其探测分辨率越高,探测深度越浅;柯西脉冲波具有较好的横向分辨率,而高斯脉冲波在横向和纵向上都具有较好的分辨率。所获得的结论对于不同地电模型的正演模拟以及探地雷达数据的解释,具有一定的指导作用。     

地下人防巷道上方探地雷达异常特征与实际应用

探地雷达是利用宽带高频电磁波以脉冲形式来探测地表之下介质内部结构分布规律的一种地球物理方法。它广泛用于灾害地质勘查、浅地表地下隐蔽物探测和工程质量检测等众多领域。本文用正演方法给出不同情形下的地下人防巷道上方探地雷达异常特征,并据此进行了实际应用。提出了利用探地雷达法进行地下人防巷道探测时,在异常识别方面应注意的问题。     

基于探地雷达的城镇燃气PE管道探测方法

燃气管网是城市能源输送的基础和保障,准确的管道平面位置和埋深是燃气公司运营管理、建立GIS系统的重要信息。近年来,PE管由于防腐能力强等优点被广泛应用于中、低压城镇燃气输送中,由于PE管为惰性材料,非金属、不导电、不导磁,确定其在地下空间的位置一直是管道探测领域的难点。通过分析探地雷达的探测原理及其定位方法,研究了无示踪线敷设的PE管道在探地雷达中的成像特征及其与钢质管道、电缆等的区分方法,并分析了拐点、三通、带有套管的PE管道的确定方法,开挖验证了探测方法的可行性与精度,研究结果对提高PE管道的探测精度,建立燃气管网信息系统,确保管道安全运营等具有理论和现实意义。     

地下水污染调查中探地雷达有限差分数值模拟

基于探地雷达正演模拟软件GprMax,针对地下水不同污染途径和不同污染介质,建立了地下水污染的5种模型,采用有限差分法进行了数值模拟计算。模拟结果表明探地雷达在探测地下水污染中有较好的应用效果。