探地雷達(dá)培訓(xùn)課件

1、成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院,4.5 探地雷達(dá) 探地雷達(dá)（Ground Penetrating Radar簡(jiǎn)稱GPR）是用頻率介于106～109Hz的無(wú)線電波來(lái)確定地下介質(zhì)分布的一種方法。 對(duì)稱振子型調(diào)幅脈沖時(shí)域探地雷達(dá)輸出功率大，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)測(cè)量結(jié)果，設(shè)備可做成便攜式等優(yōu)點(diǎn)，在商用地面探地雷達(dá)中，已得到廣泛應(yīng)用。下面主要介紹這種探地雷達(dá)。,成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院,4.5.1 脈沖時(shí)間域探地雷達(dá)

2、的基本原理 脈沖時(shí)間域探地雷達(dá)利用超高頻短脈沖電磁波在地下介質(zhì)中的傳播規(guī)律來(lái)探測(cè)地下介質(zhì)的分布。因?yàn)棰偃魏蚊}沖波都可以分解成不同頻率的單諧波；②對(duì)稱振子型、發(fā)射和接受天線間距離很小。因此電偶極源產(chǎn)生的單諧電磁波場(chǎng)及傳播特征是探地雷達(dá)的理論基礎(chǔ)。4.5.1.1 電偶極源的電磁場(chǎng)1、     均勻介質(zhì)中的電磁場(chǎng),成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院,成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院,成都理工

3、大學(xué)信息工程學(xué)院,成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院,成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院,成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院,成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院,成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院,成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院,成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院,l．剖面法與多次覆蓋（1）剖面法 剖面法是發(fā)射天線（T）和接收天線（R）以固定間距沿測(cè)線同步移動(dòng)的一種測(cè)量方式。 （2）多次覆蓋 應(yīng)用不同天線距的發(fā)射——接收天線在同一測(cè)線上進(jìn)行重復(fù)測(cè)量．然后把測(cè)量記錄中

4、相同位置的記錄進(jìn)行疊加，這種記錄能增強(qiáng)對(duì)深部地下介質(zhì)的分辨能力。,成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院,成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院,4.5.2.2 探地雷達(dá)的技術(shù)參數(shù) 1．分辨率 分辨率是方法分辨最小異常體的能力。分辨率可分為垂向分辨率與橫向分辨率。 （1） 垂向分辨率一般把地層厚度b=λ／4作為垂直分辨率的下限。 （2）橫向分辨率,成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院,成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院,成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院,4.5.2

5、.4 探地雷達(dá)測(cè)量的設(shè)計(jì)1．目的體特性與所處環(huán)境分析（1）天線中心頻率選擇 （2）時(shí)窗選擇（3）采樣率選擇（4）測(cè)點(diǎn)點(diǎn)距選擇（5）天線間距選擇,成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院,4.5.3 探地雷達(dá)的數(shù)據(jù)處理與資料解釋 4.5.3.1 探地雷達(dá)的數(shù)據(jù)處理 數(shù)字記錄的探地雷達(dá)數(shù)據(jù)類似于反射地震數(shù)據(jù)，反射地震數(shù)字處理許多有效技術(shù)通過(guò)某種形式改變均可以應(yīng)用于探地雷達(dá)資料的處理。,成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院,4.

6、5.3.3 探地雷達(dá)的資料解釋方法（補(bǔ)充速度的求?。?1．時(shí)間剖面的解釋方法（1）反射層的拾取（2）時(shí)間剖面的解釋2．資料解釋的專家系統(tǒng)介紹 (1）對(duì)雷達(dá)圖像信息進(jìn)行反褶積處理。 （2）利用自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng) （3）根據(jù)專家領(lǐng)域知識(shí)進(jìn)行地層性質(zhì)判別,成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院,4.5.4探地雷達(dá)的應(yīng)用4.5.4.1在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用1．基巖面的探地雷達(dá)探測(cè) 廣州××花園。第四

7、系地層覆蓋在基巖（灰?guī)r）上。第四系地層為淤泥、粉質(zhì)粘土與砂，比較松軟；其下為灰?guī)r，有較高的承載力。建筑物擬采用預(yù)制樁樁基礎(chǔ)。圖2.4.34為該場(chǎng)地地層的探地雷達(dá)圖像，,,圖2.4.34 灰?guī)r與覆蓋地層的探地雷達(dá)圖像,成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院,2．巖溶地區(qū)的探地雷達(dá)探測(cè) 巖溶（又稱喀斯特）是指碳酸鹽巖等可溶性巖層受水的化學(xué)和物理作用所產(chǎn)生的溝槽裂隙和空洞，以及由于空洞頂板塌落使地表產(chǎn)生陷穴、洼地等現(xiàn)象和作用的總稱。（1

8、）節(jié)理裂隙巖溶 圖2.4.36為湖北黃石某地裂隙溶蝕帶的探地雷達(dá)圖像。,,圖2.4.36 裂隙巖溶的探地雷達(dá)圖像,成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院,（2）溶蝕溝槽 灰?guī)r長(zhǎng)期出露地表時(shí)，其表面遭受風(fēng)化后強(qiáng)度降低。灰?guī)r表面地形變化劇烈的地方，會(huì)由于地表的大徑流，使其表面受強(qiáng)烈侵蝕而形成溶溝、溶槽。 圖2.4.37為廣州花都市某處溶蝕溝的探地雷達(dá)圖像。,,圖2.4.37 溶蝕溝的探地雷達(dá)圖像,成

9、都理工大學(xué)信息工程學(xué)院,4.5.4.2 在地基基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用1．探地雷達(dá)在樁基礎(chǔ)施工障礙成因調(diào)查中的應(yīng)用圖2.4.39為基巖破碎帶的探地雷達(dá)圖像特征。,,圖2.4.39 基巖破碎帶探地雷達(dá)圖像,成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院,（2）樁基礎(chǔ)下異常性質(zhì)判斷本場(chǎng)地為緊靠長(zhǎng)江的灘地，為防洪在地表下填充了大量雜填土。當(dāng)雜填土中存在建筑垃圾等雜物時(shí)，便形成了與周圍介質(zhì)差異極大的強(qiáng)、寬反射波，這類異常沒(méi)能在周圍測(cè)線形成有規(guī)則的排列，故定為硬性雜