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。     

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GprMax,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。     

探地雷达空气回波特点与处理方法

探地雷达发射的电磁波在整个空间传播,存在空气中回波,空气中回波可分为以下3种：直达波、系统振铃、反射回波。直达波位于探地雷达记录的初期很小时间段,对识别地下介质反射影响不大,系统振铃和地表反射体的回波是探地雷达探地工作的主要干扰。空气中反射体的反射回波时距曲线一般有两种形式：双曲线型、线型。可以通过计算介质中电磁波波速来识别反射回波是空气中反射体形成的,还是地下介质反射形成的。应用水平背景移除、二维滤波可以有效滤除探测剖面中的水平和倾斜同向轴干扰信号;利用地下介质和空气中雷达波速进行偏移处理的资料进行对比解释可以有效提高解释的正确性。     

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。     

有耗介质探地雷达波传播衰减特性的研究

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浅层地球物理勘探方法,探地雷达超高频、宽频带脉冲电磁波在地下有耗介质中的衰减特性是一个十分复杂的过程。本文从电磁波传播的麦克斯韦方程出发,较为系统地研究和分析了雷达脉冲电磁波在有耗介质中传播的衰减特性,对研究雷达脉冲电磁波在地下有耗介质中的传播机制有指导意义。     

探地雷达在地下管线普查中的应用

在分析城市地下管线的工作环境的基础上，应用美国SIR-20型探地雷达，针对地下管线探测工作设定了一套完整的应用参数和参数的选择方法，简要论述了管线的反射电磁波异常特征，为探地雷达在城市地下管线普查中的应用提供借鉴。     

探地雷达探测地基病害的应用研究

在探地雷达理论的基础上,结合工程实例,阐述了探地雷达在探测基坑开挖引起的地基病害中的应用。通过分析地基病害产生的机理,归纳了地基病害如土体疏松、脱空和滑移在雷达测线剖面图和单道波形图的典型图像特征,并判定出地基病害的程度和空间位置,工程还采用现场开挖及静力触探对比验证探地雷达的探测结果;实践证明了探地雷达技术是一种有效的地基病害快速探测方法,值得大力推广。     

GPＲ 探测电力工程地埋管线的技术方法

在电力工程地埋管线探测中,GPＲ 是一种行之有效的方法。为提高管线探测的精度,降低工程施工风险,笔者从探地雷达野外数据采集开始,详细探讨了探地雷达应用于管线探测时的数据采集方法 ( 包括测线的布设、干扰因素的避让等) 和室内后续数据处理的策略。针对管线探测这一目标,采用预测反褶积技术压制多次波和非线性颜色分级的剖面显示方式是提高数据解释精度的关键,并结合电力隧道地下管线探测实例验证了本文所提方法的有效性。     

三维探地雷达技术在市政工程中的应用研究

为了提高城市地下管线探测精度,对道路病害(尤其是空洞)进行提前预测,及时治理,避免或大大减少管线事故和道路塌陷事故发生,我们开展了三维探地雷达技术研究,并将其应用于城市地下管线探测、道路病害检测等市政工程领域。结果表明,由于三维探地雷达具有空间采样率高,成像准确,分辨能力强,解译技术手段丰富等优势,在城市地下管线探测、道路病害检测工作中应用效果显著。     

GPR探测电力工程地埋管线的技术方法

在电力工程地埋管线探测中,GPR是一种行之有效的方法。为提高管线探测的精度,降低工程施工风险,笔者从探地雷达野外数据采集开始,详细探讨了探地雷达应用于管线探测时的数据采集方法(包括测线的布设、干扰因素的避让等)和室内后续数据处理的策略。针对管线探测这一目标,采用预测反褶积技术压制多次波和非线性颜色分级的剖面显示方式是提高数据解释精度的关键,并结合电力隧道地下管线探测实例验证了本文所提方法的有效性。     

千岛湖配水工程隧洞超前预报中的综合物探技术

将TSP、探地雷达及红外探测技术用于千岛湖配水工程隧洞超前预报中,结果如下:TSP对溶洞的探测分辨率低,对岩体破碎区探测效果较好,其异常特征表现为杨氏模量、密度及纵波波速偏低;探地雷达很适合于灰岩区隧洞超前预报,雷达反射剖面呈现强振幅及双曲线状同相轴的区域预示溶洞发育;红外探测受隧洞喷混凝土水化热干扰影响巨大,无法单独用于隧洞地质预报,当围岩质量级别较差时此缺陷尤为明显。     

探地雷达识别管线渗漏病害的试验研究

为提高供水管线渗漏病害的识别率,本文针对探地雷达识别管线渗漏病害开展试验研究。依据渗漏区渗流规律和渗漏区电磁参数特征,得到不同工况下的管线渗漏病害雷达图谱,总结了探地雷达图像判识过程中渗漏区图谱的典型特征,得出探地雷达能够有效地反映地下管线的病害位置和泄漏程度。借助分频技术以及道积分技术对部分雷达病害数据做了进一步的属性分析。道积分技术能够可以提高数据的整体分辨率,凸显出渗漏部位波阻抗的变化,能实现渗漏程度差异的评价;S变换的分频技术消除了其它噪音的干扰,能刻画不同频带的渗漏程度;综合两种属性分析方法可以实现管线渗漏位置、大小程度综合的刻画和判断,凸显了渗漏区信号,提高了探地雷达数据的识别率。     

“孤石”精细探测物探方法研究 ——以福州滨海快线为例

孤石在我国南方花岗岩地区普遍存在,其发育无规律性,埋藏及分布较为随机;城市地铁盾构施工孤石探测是公认的技术难题。以福州滨海快线（机场—大鹤站）区间孤石分布区为研究区开展了微动、等值反磁通瞬变电磁、高密度电法、探地雷达探测方法综合勘察试验,从抗干扰能力、施工效率和探测效果方面进行了对比分析,发现因浅表存在高阻砂层屏蔽,高密度电法在15 m以浅具有较高勘察精度、受地下线网影响明显,探地雷达在砂层中的有效勘察深度仅4 ～ 5 m;优选出对于孤石体精细探测的物探方法,“微动 + 等值反磁通瞬变电磁”的组合方法具有抗干扰、较好探测效果,与钻孔验证结果吻合。     

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。     

探地雷达空气回波特点及识别方法

探地雷达发射的电磁波在整个空间中传播,不可避免存在空气中回波.空气中回波可分为三种:直达波、系统振铃及反射回波.其中,直达波由于集中在探地雷达记录最初的很小时间段,对识别地下介质反射影响不大;系统振铃和地表反射体的回波是探地雷达探地工作的主要干扰.空气中反射体的反射回波时距曲线,一般有二种形式:双曲线型和线型.可以通过计算介质中电磁波的波速,来识别反射回波是空气中反射体形成的,还是地下介质反射形成的.     

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15MHz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.     

探地雷达在岩溶地区勘察中的应用

地质雷达是采用高频电磁波、宽频带短脉冲和高速采样技术的一种新型的物探方法。我国贵州岩溶分布十分广泛,地下岩溶洞穴严重威胁着工程建设和人民的生命安全。以贵州六盘水盘东北循环型煤焦化项目厂址岩溶探测为例,论述了雷达探测方法的技术及其工作原理,并结合岩溶探测实例,分析了岩溶区域雷达波场空间展布特征,划定了该测区溶洞、溶蚀裂缝等岩溶地质异常的空间展布范围,验证结果表明:探地雷达技术在浅层岩溶探测中的有效性。     

基于探地雷达数据的公路病害U-net识别应用

探地雷达是探测公路路基内部隐性损伤的有效手段,具有数据采集速度快、分辨率高、抗干扰能力强等优点,但人工解译速度慢,解译水平参差不齐。以常见的公路路基空洞病害为例,总结了一种基于U-net神经网络进行探地雷达探测图像识别的方法,有效提高了探地雷达数据解译的速度和精度,在模拟数据集和实测地下空洞数据上都取得了较好的预测效果。     

城市供水管道渗漏程度的渗流模型分析与探地雷达信号正演

应用探地雷达进行城市地下管道的探查已经在市政工程中广泛采用,但是利用探地雷达进行地下管道泄漏的探查在我国尚未被广泛采用。本文研究了探地雷达在城市地下供水管道渗漏探查中的应用。首先利用Geo-studio软件模拟了不同工况下的管线渗流情况,分析了不同管线大小,不同渗漏位置与不同时间下的渗漏区的分布、渗漏部位含水量发育特征等几何和物理参数;在此基础上,通过采用GprMax探地雷达正演模拟软件对管道的渗漏进行了病害正演,建立了不同埋深、不同管线大小、不同渗漏位置和程度的系列探地雷达响应特征数据。为实际利用探地雷达探测城市供水管道渗漏提供了基础的参数数据和识别参考。     

复杂条件下城市地下管线探测技术的应用

在城市地下管线探测中,最常用的物探方法是电磁法和电磁波法(探地雷达).通过对这两种方法的原理、管线异常特征的介绍,提出了在复杂条件下物探方法技术的应用,目的是减少干扰因素的影响、突出目标管线异常,最终对目标管线进行精确定位定深.