《探地雷达》PPT课件.ppt

成都理工大学信息工程学院,4.5 探地雷达 探地雷达（Ground Penetrating Radar简称GPR）是用频率介于106109Hz的无线电波来确定地下介质分布的一种方法。对称振子型调幅脉冲时域探地雷达输出功率大，能实时监测测量结果，设备可做成便携式等优点，在商用地面探地雷达中，已得到广泛应用。下面主要介绍这种探地雷达。,成都理工大学信息工程学院,4.5.1 脉冲时间域探地雷达的基本原理 脉冲时间域探地雷达利用超高频短脉冲电磁波在地下介质中的传播规律来探测地下介质的分布。因为任何脉冲波都可以分解成不同频率的单谐波；对称振子型、发射和接受天线间距离很小。因此电偶极源产生的单谐电磁波场及传播特征是探地雷达的理论基础。4.5.1.1 电偶极源的电磁场1、均匀介质中的电磁场,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,l剖面法与多次覆盖（1）剖面法 剖面法是发射天线（T）和接收天线（R）以固定间距沿测线同步移动的一种测量方式。（2）多次覆盖 应用不同天线距的发射接收天线在同一测线上进行重复测量然后把测量记录中相同位置的记录进行叠加，这种记录能增强对深部地下介质的分辨能力。,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,4.5.2.2 探地雷达的技术参数 1分辨率 分辨率是方法分辨最小异常体的能力。分辨率可分为垂向分辨率与横向分辨率。（1）垂向分辨率一般把地层厚度b=4作为垂直分辨率的下限。（2）横向分辨率,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,成都理工大学信息工程学院,4.5.2.4 探地雷达测量的设计1目的体特性与所处环境分析（1）天线中心频率选择（2）时窗选择（3）采样率选择（4）测点点距选择（5）天线间距选择,成都理工大学信息工程学院,4.5.3 探地雷达的数据处理与资料解释 4.5.3.1 探地雷达的数据处理 数字记录的探地雷达数据类似于反射地震数据，反射地震数字处理许多有效技术通过某种形式改变均可以应用于探地雷达资料的处理。,成都理工大学信息工程学院,4.5.3.3 探地雷达的资料解释方法（补充速度的求取）1时间剖面的解释方法（1）反射层的拾取（2）时间剖面的解释2资料解释的专家系统介绍(1）对雷达图像信息进行反褶积处理。（2）利用自动识别系统（3）根据专家领域知识进行地层性质判别,成都理工大学信息工程学院,探地雷达的应用在工程地质勘察中的应用1基岩面的探地雷达探测 广州花园。第四系地层覆盖在基岩（灰岩）上。第四系地层为淤泥、粉质粘土与砂，比较松软；其下为灰岩，有较高的承载力。建筑物拟采用预制桩桩基础。图2.4.34为该场地地层的探地雷达图像，,图2.4.34 灰岩与覆盖地层的探地雷达图像,成都理工大学信息工程学院,2岩溶地区的探地雷达探测 岩溶（又称喀斯特）是指碳酸盐岩等可溶性岩层受水的化学和物理作用所产生的沟槽裂隙和空洞，以及由于空洞顶板塌落使地表产生陷穴、洼地等现象和作用的总称。（1）节理裂隙岩溶 图为湖北黄石某地裂隙溶蚀带的探地雷达图像。,图2.4.36 裂隙岩溶的探地雷达图像,成都理工大学信息工程学院,（2）溶蚀沟槽 灰岩长期出露地表时，其表面遭受风化后强度降低。灰岩表面地形变化剧烈的地方，会由于地表的大径流，使其表面受强烈侵蚀而形成溶沟、溶槽。图为广州花都市某处溶蚀沟的探地雷达图像。,图2.4.37 溶蚀沟的探地雷达图像,成都理工大学信息工程学院,4.5.4.2 在地基基础施工中的应用1探地雷达在桩基础施工障碍成因调查中的应用图为基岩破碎带的探地雷达图像特征。,图2.4.39 基岩破碎带探地雷达图像,成都理工大学信息工程学院,（2）桩基础下异常性质判断本场地为紧靠长江的滩地，为防洪在地表下填充了大量杂填土。当杂填土中存在建筑垃圾等杂物时，便形成了与周围介质差异极大的强、宽反射波，这类异常没能在周围测线形成有规则的排列，故定为硬性杂物，见图（a）。当杂填土堆积比较疏松，形成杂填土中的不密实区，这类填土可能是生活垃圾等细软物质，形成同相轴杂乱的反射波，见图（b）。,图2.4.41 三种地下异常的探地雷达图像,成都理工大学信息工程学院,（2）地下顶管前方障碍物探查图2.4.43为1#管超前探测环形剖面雷达图像，图为1#管线地表剖面的雷达图像,