1、地質(zhì)雷達技術(shù)應(yīng)用要點 第1頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二 地質(zhì)雷達自上世紀70年代開始應(yīng)用至今將近30年了，其應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴大，在考古、建筑、鐵路、公路、水利、電力、采礦、航空各領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用，解決場地勘查、線路選擇、工程質(zhì)量檢測、病害診斷、超前預(yù)報、地質(zhì)構(gòu)造研究等問題。在工程地球物理領(lǐng)域有多種探測方法，包括反射地震、地震CT、高密度電法、地震面波和地質(zhì)雷達等，其中地質(zhì)雷達的分辨率最高，而且圖象直觀，使用方便，所以很受工程界信賴和歡迎。地質(zhì)雷達的應(yīng)用領(lǐng)域第2頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二工程場地勘察地質(zhì)雷達最早用于工程場地的勘查，包括

2、重要工程場地、鐵路與公路路基，用以解決松散層分層和厚度分布，基巖風(fēng)化層分布，以及節(jié)理帶斷裂帶等問題。有時也用于研究地下水水位分布，普查地下溶洞、人工洞室等。在粘土不發(fā)育的地區(qū)，使用中低頻大功率天線，探查深度可達20m-30m以上。在地震地質(zhì)研究中，地質(zhì)雷達也用于研究隱伏活斷層分布，效果很好。 地質(zhì)雷達最早用于工程場地的勘查，包括重要工程場地、鐵路與公路路基，用以解決松散層分層和厚度分布，基巖風(fēng)化層分布，以及節(jié)理帶斷裂帶等問題。有時也用于研究地下水水位分布，普查地下溶洞、人工洞室等。在粘土不發(fā)育的地區(qū)，使用中低頻大功率天線，探查深度可達20m-30m以上。在地震地質(zhì)研究中，地質(zhì)雷達也用于研究隱伏

3、活斷層分布，效果很好。工程場地勘察第3頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二場地勘察第4頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二場地勘察圖像第5頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二松散層下隱伏灰?guī)r頂面第6頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二巖溶陷落洞第7頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二 考古考古是地質(zhì)雷達應(yīng)較早的領(lǐng)域，在國內(nèi)外有很多成功的實例，如意大利羅馬遺址考古、中國長江三峽庫區(qū)考古等項目都應(yīng)用了雷達技術(shù)。利用雷達探測古建筑基礎(chǔ)、地下洞室、金屬物品等。 考古探察第8頁，共65頁，202

4、2年，5月20日，21點54分，星期二古渠道與遺址第9頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二 在現(xiàn)今城市改造中，有時也需要了解地下管網(wǎng)，如電力管線、熱力管線、上下水管線、輸氣管線、通信電纜等，這對于地質(zhì)雷達是很容易的。目前地質(zhì)雷達為地下管線探測發(fā)展了高分辨3D探測系統(tǒng)及軟件，如PATHFINDER雷達、RIS-2K/S等雷達都可以勝任這類工作，不但可探測到水平位置分布，還可以確定其深度，得到三維分布圖。 地下管網(wǎng)探測第10頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二地下管網(wǎng)探測第11頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二 工程檢測近年應(yīng)用來

5、領(lǐng)域急速擴大，特別是在中國的重要工程項目中，質(zhì)量檢測廣泛采用雷達技術(shù)。鐵路公路隧道襯砌、高速公路路面、機場跑道等工程結(jié)構(gòu)普遍采用地質(zhì)雷達檢測。用于檢測襯砌厚度、脫空和空洞、滲漏帶、回填欠實、圍巖擾動等問題。檢測厚度精度可達厘米級。工程質(zhì)量檢測第12頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二工程質(zhì)量檢測第13頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二混凝土與圍巖界線空隙空洞4090140cm混凝土襯砌砌砂巖夾泥巖隧道襯砌檢測第14頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二 對于淺表的金屬礦化帶、斷層蝕變帶以及掌子面附近的金屬礦化帶，可以用地質(zhì)雷達探

6、測。礦化帶金屬及氧化物、硫化物富集，電磁性質(zhì)差異明顯，電磁波反射清晰，可為找礦體供參考。以下是山東界訶金礦尋找斷裂蝕變帶金礦的例子。金屬礦化帶勘查第15頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二尋找金屬礦化帶第16頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二 隨著西部大開發(fā)進程的加快，西部的公路、鐵路、水電等建設(shè)項目增多，大部分建設(shè)在高山峽谷地區(qū)，隧道工程數(shù)量巨大。為保證隧道施工中的人員、設(shè)備安全，保證工期和質(zhì)量，節(jié)約經(jīng)濟投資，需要進行隧道地質(zhì)超前預(yù)報。目前的超前預(yù)報是采用地震、雷達探測與地質(zhì)研究相結(jié)合的辦法。地震預(yù)報掌子面前100m左右，地質(zhì)雷達預(yù)報20-30m

7、范圍內(nèi)。目前階段預(yù)報的準(zhǔn)確率不等，很大程度上依賴于經(jīng)驗。下邊是公路隧道掌子面上地質(zhì)雷達的探測預(yù)報紀錄。隧道超前預(yù)報第17頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二隧道超前預(yù)報第18頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二 地質(zhì)雷達通常是工作反射方式下，如果選用發(fā)射與接收分離型的天線，就可以工作在透射方式下，進行電磁波CT成像。跨孔天線、100MHz加強形天線、低頻桿式天線都可以這樣使用。用雷達記錄電磁波的時程，包含了電磁波的走時和振幅值，可以同時進行電磁波速與衰減成像。這種方法對于探查斷裂帶、密集節(jié)理帶、含水帶、金屬含礦帶、溶洞空洞都非常有效。下邊是在金川龍首

8、礦的一個電磁波探測實例。電磁波透射CT第19頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二電磁波透射CT圖像第20頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二 美國有一個將地質(zhì)雷達用于水資源調(diào)查的例子。用雷達調(diào)查河水的深度和流速，評估水資源。他的觀測設(shè)計得很巧妙。探測不用船，而是將雷達天線用鋼索吊在河面上，橫跨河流斷面移動，測量河床界面反射，確定河流斷面水深度分布。同時，使用10GHZ頻率天線測量河面水流速度，計算河水流量。用雷達測水深容易理解，用雷達測流速有些鮮為人知。雷達測速與流速計的測量結(jié)果非常一致。該例說明只要靈活運用，地質(zhì)雷達的用途是無窮的。地表水資源調(diào)查第

9、21頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二河床深度調(diào)查第22頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二河床斷面第23頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二微波測量河水表面流速第24頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二河水流速分布第25頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二 地質(zhì)雷達用于金屬礦含量檢測也是一個奇想。將高頻天線吊在傳送帶上方，傳送帶上物件、樣品、礦石從天線下邊通過，反射強度的高低與金屬含量有關(guān)。 地質(zhì)雷達用于礦石調(diào)查第26頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二金屬礦

10、化度分布第27頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二 地質(zhì)雷達技術(shù)在歐美地區(qū)很受重視，每年都召開國際討論會，2002年第9屆地質(zhì)雷達國際討論會于4月29日到5月2日在美國加利福尼亞州的Santa Barbara召開。由美國的GSSI公司、瑞典的MALA公司、加拿大的Sensors & Softward公司以及Electrical & Computer Engineering 公司共同資助，由Santa Barbara大學(xué)承辦。2003年第10屆地質(zhì)雷達國際討論在挪威召開。下列三張照片是第9屆地質(zhì)雷達國際討論會片段，討論會期間幾家公司展示了他們新近研發(fā)的雷達設(shè)備。國內(nèi)外地質(zhì)雷

11、達技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r第28頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二美國有三個地質(zhì)雷達廠家，GSSI是規(guī)模較大的一家，此外有PLUS RODAR和PENETRADAR。GSSI公司及其產(chǎn)品GSSI公司成立于1970年，1990年加入OYO集團，推出SIR-10型雷達，銷售了150套，1994年推出SIR-2型雷達，4個月內(nèi)銷售25套。上世紀末本世紀初推出了SIR2000, 最近又推出SIR3000。美國的地質(zhì)雷達技術(shù)發(fā)展近況第29頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二美國PLUS RODAR公司的PLUS RODAR 型路用雷達，采用空氣耦合雙及型天線，有250M

12、Hz，500MHz、1GHz、2GHz多種型號。同時可安裝4個不同頻率的天線，測量速度可達110km/h。WESTERN UNION美國西部聯(lián)盟路面雷達公司第30頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二美國PENETRADAR公司創(chuàng)建于1974年，一直從事高精度路面雷達系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)，該公司的IRIS/IRIS-L型路面雷達已作為美國路橋檢測的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在中國有十幾家用戶。美國PENETRADAR公司第31頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二路面檢測雷達第32頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二英國ERA公司SPRSCAN雷達英國有

13、兩家雷達生產(chǎn)商，分別是ERA公司和SEARCHWELL公司。目前對于他們產(chǎn)品的詳情了解較少。意大利IDS公司RIS-2K/MF雷達意大利意銳（IDS）公司生產(chǎn)的RIS-2K/MF雷達（北京博態(tài)克公司代理），多通道雷達。IDS公司具有多年國防及衛(wèi)星雷達經(jīng)驗，民用始于20年前，意大利電信在安裝光纖前需探測地下目標(biāo)，提出了極其嚴格的要求，IDS公司為此研制出RIS-2K/MF雷達系統(tǒng)。目前配置的天線的頻率有80、100、150、200、400、600、1200、1600MHz。英國和意大利雷達第33頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二意大利RIS雷達第34頁，共65頁，2022

14、年，5月20日，21點54分，星期二意大利RIS雷達第35頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二 加拿大的Sensors&Software公司生產(chǎn)的Pulse EKKO系列地質(zhì)雷達在上世紀初就進入了中國(雷迪公司代理)，早期產(chǎn)品為Pulse EKKO ，接著有功能改進的Pulse EKKO 100。該儀器的特點是接收與數(shù)字采樣都放在天線中，通用光纖與筆記本電腦通訊，筆記本電腦作為記錄器，抗干擾性強。但聯(lián)線太多，野外使用不太方便。加拿大 EKKO PULSE 雷達加拿大 EKKO 天線 輸入電壓400V，光纖1000V，重復(fù)頻率30kHz。加拿大探頭與軟件公司PLUSE-EK

15、KO雷達 第36頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二加拿大雷達第37頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二雷達控制器 PULSE EKKO高頻雷達天線PULSE EKKO一體化雷達加拿大雷達第38頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二瑞典生產(chǎn)地質(zhì)雷達較早，上世紀80年代中期，ABEM公司就生產(chǎn)井下透射雷達，到現(xiàn)在工程探測及檢測雷達及各類天線齊全。瑞典的MALA GEOSCIENCE公司，丹麥的依可-丹公司，也都生產(chǎn)探地雷達。瑞典及丹麥的雷達第39頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二瑞典雷達第40頁，共65頁，2

16、022年，5月20日，21點54分，星期二 目前國內(nèi)有4家雷達廠商： 國內(nèi)在上世紀80年代就開始地質(zhì)雷達的研究工作，主要是為了煤礦安全，重慶煤研所在很多煤礦進行了試驗，采用模擬信號、屏幕顯示技術(shù)，不是數(shù)字雷達。90年代初外國雷達進入中國后，電子部22所和航天部愛迪爾公司也先后開始數(shù)字化雷達的研制，分別推出了自己的產(chǎn)品。90年代末和本世紀初驕鵬公司與礦大研究生院也分別研制出自己的產(chǎn)品。國內(nèi)的地質(zhì)雷達技術(shù)發(fā)展第41頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二愛迪爾公司推出的CIDRC道路檢測雷達，天線中心頻率750MHz、1000MHz、2000MHz,并配有層位追蹤軟件，適合公路路

17、面測量。后有開發(fā)出CBS-900探地雷達一體化機，配有高頻、中頻和低頻天線，10MHz2GHz系列。用于混凝土結(jié)構(gòu)、路面、工程場地等各種測量。 愛迪爾道路雷達第42頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二上世紀90年代中期，電子部青島22所原在河南新鄉(xiāng)時就研制出LTD-3型探地雷達，配有80MHz-1000MHz屏蔽型天線和25MHz-2000MHz非屏蔽性天線，并配有分析軟件，用于混凝土結(jié)構(gòu)、路面、工程場地等各種測量。其軟件最早采用小波分析方法，效果很好。青島22所LTD-3型探地雷達第43頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二LTD-3雷達第44頁，共

18、65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二北京礦大研究生院煤礦地質(zhì)雷達專為煤礦安全探測設(shè)計的，具有防爆功能，2002年研制成功。雷達配有GR處理軟件，功能完善，層面追蹤和小波分析。北京礦大研究生院地質(zhì)雷達第45頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二 驕鵬公司的GEOPEN型地質(zhì)雷達推出的比較晚，但一體化和造型設(shè)計在國內(nèi)是最好的。光纖傳輸，25MHz-400 MHz中低頻天線，250MHz-2000 MHz中高頻屏蔽天線。并有GRIM型井間雷達系統(tǒng)，一次可采集多頻信號，0.5-32MHz。驕鵬公司GEOPEN型地質(zhì)雷達第46頁，共65頁，2022年，5月20日，21

19、點54分，星期二驕鵬雷達第47頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二工程勘察與檢測對地質(zhì)雷達技術(shù)的要求地質(zhì)雷發(fā)展的最主要的推動力是社會需求，包括環(huán)境、考古、資源和工程等領(lǐng)域的需求，其中最主要的是工程需求。工程需求有兩個方向，一個是工程勘察，另一個是工程檢測，兩者對地質(zhì)雷達的技術(shù)要求是不同的。目前的地質(zhì)雷達在工程檢測中應(yīng)用的效果比較好，而在工程勘察中的效果不理想，原因是雷達目前的技術(shù)指標(biāo)更接近工程檢測的要求，而距工程勘察要求有較大的距離。工程勘察對地質(zhì)雷達的技術(shù)要求最主要的是探測深度和分辨率，目前的探地雷達在北方第四系地層中探測深度可達到20-25m,在南方一般為15-20m

20、。在基巖出露地區(qū)探測可能會略深些?？山忉尩牡貙拥暮穸燃捶直媛始s0.5-1.0 m左右。而工程場地勘察關(guān)心的深度一般為30-50m，公路與鐵路線路勘察關(guān)心的深度在20-30m左右，因而地質(zhì)雷達不能滿足大多數(shù)工程場地的勘察需要，可滿足部分線路勘察的需要。電磁波在巖土介質(zhì)中傳播時衰減是不可避免的，因而，要加大探深度，必須對雷達的軟硬件有較大的改進。硬件的改進有兩方面，一個是提高天線的發(fā)射功率，另一個是提高A/D轉(zhuǎn)換的動態(tài)位數(shù)。目前GSSI公司的80MHZ、100MHz強力天線是市場上見到的發(fā)射功率最大的天線，雙峰值1300V，平均功率分別為3000mw和2500mw。但應(yīng)用結(jié)果表明其探測深度還顯不足

21、，應(yīng)進一步提高。提高探測深度的另一有效措施是提高A/D轉(zhuǎn)換的動態(tài)位數(shù)n。A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)n決定了儀器探測的動態(tài)大小，是同時記錄最強和最弱信號的能力。所能探測的最強與最弱信號的比值應(yīng)等于2n。加大探測深度時，深淺反射信號的幅值的差異增大，因而儀器的動態(tài)范圍需要增加。此外，應(yīng)該提高軟件的處理功能，更有效地消除噪音和干擾，提高弱反射信號的識別能力，也就增加了探測深度，可彌補硬件能力的不足。目前的地質(zhì)雷達技術(shù)指標(biāo)，基本上是受工程檢測需要的引導(dǎo)在發(fā)展。工程檢測的基本要求是高分辨率，分辨率要求達到厘米級，而對于探測深度要求較低，一般為1-2m以內(nèi)。近年來，先后開發(fā)出各類高頻天線，包括手持掃描雷達，天線頻率達

22、到2GHz。 地質(zhì)雷發(fā)展的最主要的推動力是社會需求，包括環(huán)境、考古、資源和工程等領(lǐng)域的需求，其中最主要的是工程需求。工程需求有兩個方向，一個是工程勘察，另一個是工程檢測，兩者對地質(zhì)雷達的技術(shù)要求是不同的。目前的地質(zhì)雷達在工程檢測中應(yīng)用的效果比較好，而在工程勘察中的效果不理想，原因是雷達目前的技術(shù)指標(biāo)更接近工程檢測的要求，而距工程勘察要求有較大的距離。工程勘察對地質(zhì)雷達的技術(shù)要求最主要的是探測深度和分辨率，目前的探地雷達在北方第四系地層中探測深度可達到20-25m,在南方一般為15-20m。在基巖出露地區(qū)探測可能會略深些?？山忉尩牡貙拥暮穸燃捶直媛始s0.5-1.0 m左右。而工程場地勘察關(guān)心的深

23、度一般為30-50m，公路與鐵路線路勘察關(guān)心的深度在20-30m左右，因而地質(zhì)雷達不能滿足大多數(shù)工程場地的勘察需要，可滿足部分線路勘察的需要。電磁波在巖土介質(zhì)中傳播時衰減是不可避免的，因而，要加大探深度，必須對雷達的軟硬件有較大的改進。硬件的改進有兩方面，一個是提高天線的發(fā)射功率，另一個是提高A/D轉(zhuǎn)換的動態(tài)位數(shù)。目前GSSI公司的80MHZ、100MHz強力天線是市場上見到的發(fā)射功率最大的天線，雙峰值1300V，平均功率分別為3000mw和2500mw。但應(yīng)用結(jié)果表明其探測深度還顯不足，應(yīng)進一步提高。提高探測深度的另一有效措施是提高A/D轉(zhuǎn)換的動態(tài)位數(shù)n。A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)n決定了儀器探測的動態(tài)

24、大小，是同時記錄最強和最弱信號的能力。所能探測的最強與最弱信號的比值應(yīng)等于2n。加大探測深度時，深淺反射信號的幅值的差異增大，因而儀器的動態(tài)范圍需要增加。此外，應(yīng)該提高軟件的處理功能，更有效地消除噪音和干擾，提高弱反射信號的識別能力，也就增加了探測深度，可彌補硬件能力的不足。目前的地質(zhì)雷達技術(shù)指標(biāo)，基本上是受工程檢測需要的引導(dǎo)在發(fā)展。工程檢測的基本要求是高分辨率，分辨率要求達到厘米級，而對于探測深度要求較低，一般為1-2m以內(nèi)。近年來，先后開發(fā)出各類高頻天線，包括手持掃描雷達，天線頻率達到2GHz。工程對地質(zhì)雷達技術(shù)的要求第48頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二 目前國

25、內(nèi)外地質(zhì)雷達生產(chǎn)廠商超過10家，生產(chǎn)的地質(zhì)雷達大同小異，其性能多集中在工程檢測領(lǐng)域?？偫ǜ黝惱走_，其共同的特點是：1 雷達天線高頻特性能較好，低頻性能差一些；2 發(fā)射功率較小，探測淺；3 雷達系統(tǒng)本身噪音較大，影響探測能力；4 雷達處理軟件發(fā)展落后于硬件；此外，有些雷達整體性差，接線太多，有的雷達采用筆記本作為記錄器，現(xiàn)場工作不方便；還有些雷達數(shù)據(jù)傳輸很不方便，數(shù)據(jù)采集1小時，回來傳數(shù)據(jù)3小時。地質(zhì)雷達技術(shù)存在的問題第49頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二電磁波基本要點電場、磁場與波矢量電磁波是橫波，電場強度E、磁場強度H和波矢量K三者互相垂直，組成右手螺旋關(guān)系。右手螺

26、旋關(guān)系含義如下，四個手指并攏伸直指向電場方向，然后四指回握90指向磁場方向，大拇平伸則指向波的傳播方向k。電磁波的電場、磁場、與波矢量的關(guān)系如下圖所示。在波的傳播過程中其空間方向是固定不變的，即使是發(fā)生了反射與折射，也只是傳播方向K發(fā)生變化，電場與磁場的方向依然不變。在空氣中電場與磁場是同向位的，兩者同時達到極大和極小值，電場強度與磁場強度的比值剛好等于電磁波速。在工程介質(zhì)中因為有傳導(dǎo)電流能量損失，電場與磁場的相位再不同步，磁場落后于電場一個相位，電導(dǎo)率越高，落后的相位越大。第50頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二描述電磁波傳播特性的波矢量k為復(fù)數(shù)：k=+i, 描述波傳

27、播的相位，稱為相位常數(shù)；描述波幅的衰減，稱為衰減常數(shù)，它們是介質(zhì)的性質(zhì)。相位常數(shù)與衰減常數(shù)與介質(zhì)電磁參數(shù)及頻率的關(guān)系如下： =（）1/2（1+2/22）1/2+1）/21/2 =（）1/2（1+2/22）1/2-1）/21/2 根據(jù)介質(zhì)的電磁性質(zhì)，分三種情況對上式進行討論。對于低電導(dǎo)介質(zhì)，滿足10-2S/m，/1，此時相位常數(shù)、衰減常數(shù)和電磁波速V為： =（）1/2 V=/=（/）1/2上式說明在高導(dǎo)介質(zhì)中，波速與頻率的平方根成正比，與電導(dǎo)率的平方根成反比，波速是頻率和電導(dǎo)率的函數(shù)，波速很低。如對于銅，電導(dǎo)率為5*107，在100MHZ時波速為3.5m/s；對于1GHZ的頻率，電磁波速為11m

28、/s。這一速度與空氣及巖土介質(zhì)中的電磁波速相比，可以認為導(dǎo)體中的電磁波速為0。也就是說，在導(dǎo)體中電磁波很難傳播。通常用波幅降至原值的1/e的傳播距離稱為穿透深度： =1/ =（2/）1/2該式說明穿透深度與電導(dǎo)率和頻率的平方根成反比。在100MHz頻率下，對于銅的穿透深度僅為0.7*10-3cm，局限于表面。在空氣中電場與磁場的幅值是相等的，且兩者相位相同。而在導(dǎo)體中磁場強度比電場大，相位要滯后電場45，這些都與感生電流有關(guān)。介質(zhì)中的電磁波速與能量衰減特性第51頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二工程質(zhì)量檢測技術(shù)要點儀器配套與參數(shù)選擇2 現(xiàn)場檢測注意要點3 資料處理要點4

29、 波相識別5 工程解釋第52頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二天線與采集參數(shù)選定天線選擇襯砌檢測900MHZ天線襯砌與圍巖檢測600MHZ天線路面檢測天線路基600/900MHZ天線參數(shù)設(shè)置記錄長度ns 2h(m)/ 0.1(m/ns)1.5樣點數(shù)512，1024，2048 S(samp/scan)scan/secBit/samp帶寬設(shè)定 高截2倍，低截1/2第53頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二工程檢測資料處理與波相識別雷達資料預(yù)處理 掃描線/里程均一化，去水平波，小波處理 變增益顯示/彩色顯示；波相識別 表面反射波位置和極性，初襯二襯及內(nèi)部

30、界面，空洞， 鋼筋，多次波；工程解釋 襯砌厚度，空洞，欠實區(qū)，含水帶，鋼筋密度；第54頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二 為獲得雷達探測的結(jié)果，需要對雷達記錄進行處理與判讀，判讀是理論與實踐相結(jié)合的綜合分析，需要堅實的理論基礎(chǔ)和豐富的實踐經(jīng)驗。雷達記錄的判讀也叫雷達記錄的波相識別或波相分析，它是資料解釋的基礎(chǔ)。在此首先介紹波相分析的基本要點。要點1：反射波的振幅與方向從反射系數(shù)的菲涅耳（Fresnel）公式中可以看出兩點：第一點反射振幅的大小，界面兩側(cè)介質(zhì)的電磁學(xué)性質(zhì)差異越大，反射波越強。從反射振幅上可以判定兩側(cè)介質(zhì)的性質(zhì)、屬；第二點反射波的極性，波從介電常數(shù)小進入介電

31、常數(shù)大的介質(zhì)時，即從高速介質(zhì)進入低速介質(zhì)，從光疏進入光密介質(zhì)時，反射系數(shù)為負，即反射波振幅反向。反之，從低速進入高速介質(zhì)，反射波振幅與入射波同向。這是判定界面兩側(cè)介質(zhì)性質(zhì)與屬性的又一條依據(jù)；如從空氣中進入土層、混凝土反射振幅反向，折射波不反向。從混凝土后邊的脫空區(qū)再反射回來時，反射波不反向，結(jié)果脫空區(qū)的反射與混凝土表面的反射方向正好相反。如果混凝土后邊充滿水，波從該界面反射也發(fā)生反向，與表面反射波同向，而且反射振幅較大。混凝土中的鋼筋，波速近乎為零，反射自然反向，而且反射振幅特別強。因而，反射波的振幅和方向特征是雷達波判別最重要依據(jù)。雷達目標(biāo)波相識別的三項基本要點1第55頁，共65頁，2022

32、年，5月20日，21點54分，星期二鋼筋反射波的振幅與方向第56頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二要點2：反射波的頻譜特性不同介質(zhì)有不同的結(jié)構(gòu)特征，內(nèi)部反射波的高、低頻率特征明顯不同，這可以作為區(qū)分不同物質(zhì)界面的依據(jù)。如混凝土與巖層相比，比較均質(zhì)，沒有巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因而圍巖中內(nèi)反射波明顯，特別是高頻波豐富。而混凝土內(nèi)部反射波較少，只是有缺陷的地方有反射。又如，表面松散土電磁性質(zhì)比較均勻，反射波較弱；強風(fēng)化層中礦物按深度分化布，垂向電磁參數(shù)差異較大，呈現(xiàn)低頻大振幅連續(xù)反射；其下的新鮮基巖中呈現(xiàn)高頻弱振幅反射，從頻率特性中可清楚地將各層分開。如圍巖中的含水帶也表現(xiàn)出低頻高振幅的反射特征，易于識別。節(jié)理帶、斷裂帶結(jié)構(gòu)破碎，內(nèi)部反射和閃射多，在相應(yīng)走時位置表現(xiàn)為高頻密紋反射。但由于破碎帶的散射和吸收作用，從更遠的部位反射回來的后續(xù)波能量變?nèi)?，信號表現(xiàn)為平靜區(qū)。雷達目標(biāo)波相識別的三項基本要點2第57頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二巖土介質(zhì)雷達波譜特性第58頁，共65頁，2022年，5月20日，21點54分，星期二要點3：反射波同向軸形態(tài)特征： 雷達記錄資料中，同一連續(xù)界面的反射信號形成同相軸，依據(jù)同向軸的時間、形態(tài)、強弱、方向反正等進行解釋判斷是地質(zhì)解釋最重要的基礎(chǔ)。同向軸的形態(tài)與埋藏的物界面的形態(tài)并非