探地雷达在工程建设中的应用实践_开题报告

（一）探地雷达综述

探地雷达（Ground Penetrating Radar，简称GPR）是一种宽带高频电磁波信号探测方法，它是利用电磁波信号在物体内部传播时电磁波的运动特点进行探测的。早在1910年，德国人Leimbach和Lowy就在一份德国专利中阐明了探地雷达的基本概念。1926年，Hulsenbeck首次利用电磁脉冲技术研究地下岩性构造并获得成功。

与其他地球物理方法相比，探地雷达具有下列优势：

高分辨率，工作频率高达5000MHz 分辨率可达数厘米；

无损性；

高效率，设备轻便，操作简单，从数据采集到图像处理实现一体化，可实时输出现场剖面记录图；

抗干扰能力强，可在各种噪声环境下工作。

探地雷达依据电磁波脉冲在地下传播的原理进行工作。发射天线将高频（106~109Hz或更高）的电磁波以宽带短脉冲形式送入地下，被地下介质（或埋藏物）反射，然后由接收天线接收。根据电磁波理论，当雷达脉冲在地下传播过程中，遇到不同电性介质交界面时，由于上下介质的电磁特性不同而产生折射和反射。

现有的探地雷达设备一般都配有图像记录仪，可在现场时显示地下断面的二维图像。使用相应雷达资料处理软件，进行资料处理。对数据文件进行了预处理、增益调整、滤波和成图等方法的处理。最终得到各测线的成果图。目前探地雷达的图像识别方法主要采用目视判读，得出相关与地下目的坞的形状、大小及其空间位置。

探地雷达现场测量时，通常采用两种方式来进行。

剖面法：剖面法测量方式时发射天线(T)和接收天线(R)以固定间距沿测线同步移动进行观测的一种测量方式.其记录时一张时间剖面图,这种测量科反映地下介质同以深处的反射信号。

宽角法：宽角法测量方式时发射固定在地表某点，接收天线沿地表逐点移动，此时的记录时电磁波通过地下各不同层的传播时间，从而反映了不同层介质的速度分布。

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。

数据处理及资料解释原理：探地雷达资料的整理与解释包含两个方面的内容，即数据处理和图像解释。

由于地下介质构成的复杂性及不同介质对电磁波吸收程度的差异，使得雷达波到达接收天线时，波幅减小，波形杂乱，与原始发射波形有较大差异。此外，各种干扰噪声也歪曲了地层反射信息。所以，必须对接收到的信号进行适当的处理。目前，数据处理的方法很多，作用也不尽相同，如取邻近不同位置的多次测量平均值以压低非目的体杂乱回波，作自动时变增益来校正由波前扩展及介质吸收引起的信号损失，用低频、高通、带通等频率域波以消除不必要的干扰频率，通过匹配滤波技术来压制背景，突出目的体。此外，反褶积和偏移技术也得到较大的发展。天线的极化性质、操作方式等也对相干噪声由较大的影响。实践表明，垂直极化相对于水平极化具有更强的目的反映能，对于层状介质采用移动天线进行数据叠加将大大压制相干噪声。

（二）探地雷达检测技术的应用：

雷达技术用于地下目标的探测虽然提出的较早，但由于仪器设备的限制，长期以来其应用范围却十分有限。探地雷达适用范围主要有：测定基岩埋深；探测隐伏断层、破碎带；探测地下洞穴；测定潜水面深度和含水层分布；探测河床水深及沉积泥沙厚度；探测地下或水下隐埋物体；探测地下管线等。

1）工程勘察及地下管线探测

探地雷达技术能反映和区分地下不同介质层的界面，精确计算其深度，厚度和介质性质，其探测深度（30m~50m）一般能满足工程勘察的需要。而且，探地雷达所反映的是整个地质剖面连续变化的图像，若配合钻探、触探等勘察手段则能够提高勘察质量，降低成本的目的，并可进一步给出勘察场区的地层分布立体图。

2）地基加固及工程质量检测

探地雷达在地基加固效果检测中也获得不少应用，包括地基强夯加固效果检测、灌浆质量检测、水泥预制桩沉桩质量检测、复合地基检测、桩体倾斜性检测等方面。在堤坝施工质量及隐患探测中，探地雷达也显示初其优势。另外，探地雷达还可用于隧道衬砌。江河护岸工程施工质量检测等方面。

3）采矿工程中的应用

探地雷达可用于巷道围岩松动圈、岩层位置及厚度、地质构造异常及采空区的探测。

4）环境岩土工程

探地雷达技术可以用来进行地下掩埋垃圾场的调查，以确定年代久远垃圾场的确切位置及评价有害物质对周围介质或地下水造成的污染程度。

此外，探地雷达还可用于查明滑坡成因、圈定滑坡范围、探测和维护古建筑结构及进行考古研究。

二、^范文提纲

《探地雷达在工程建设中的应用实践》

简述：(实例)工程实践利用探地雷达测试，对浙江省舟山市西南塘300m×2400m范围内的回填区布置21条测线，其中3条纵断面完成检测长度5881.2m；18条横断面完成检测长度4135.4m，合计完成检测长度10016.6m。

从雷达实测图形中清晰可见塘渣底部反射信号，通过准确实测塘渣底部界面反射信号的反射时间，从雷达图像中还可以清楚看见塘渣填埋厚度变化情况，塘渣填埋深度取得了较好的探测结果。

通过布置钻孔15只，总进尺138.0m，对场地土层取样，完成了探地雷达检测与钻孔分层深度对照表，确定回填区塘渣填埋厚度值。

通过工程实践，利用地质雷达探测塘渣填埋深度取得了较好的探测结果，但是由于地球物理方法的多解性及潮起潮落地下水位的变化，本次检测以物探为主，结合测量、钻探等手段，完成的检测内容能满足项目回填工程量计算的要求。

1     探地雷达测试技术

1.1    探地雷达测试原理

1.1.2  地质雷达系统组成

1.1.3  地质雷达探测方法

1.2    探地雷达适用范围

2     探地雷达检测在工程应用实例

2.1    工程概况

2.2    探地雷达检测工作

2.2.1   探地雷达检测工作内容

2.2.2   探地雷达完成工作量

2.2.3   检测资料分析

2.3    钻探资料与检测资料复核

2.4    场地回填量计算

3     结论

三、参考文献

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