《地質(zhì)雷達(dá)》PPT課件

1、第三講 地 質(zhì) 雷 達(dá)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)劉志新2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù) 在隧道開(kāi)挖、煤礦生產(chǎn)及地面工程建設(shè)中經(jīng)常遇到復(fù)雜的地質(zhì)異常，給施工帶來(lái)困難，尤其是穿過(guò)老窯、軟弱破碎帶、巖溶區(qū)，或者煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)區(qū)域，若事先未能探查清楚往往造成塌方、涌水或煤與瓦斯突出等事故，影響安全生產(chǎn)。在地面工程地質(zhì)勘探中，要求實(shí)施大面積、高密度精查勘探，這就對(duì)地質(zhì)探測(cè)手段提出了高的要求。實(shí)踐證明，應(yīng)用礦井地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行探測(cè)，簡(jiǎn)便快捷，機(jī)動(dòng)靈活，能較好而準(zhǔn)確地提供資料，取得較好效果。 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù) 探地雷達(dá)（Ground Penetrating Radar）是一種高

2、科技的地球物理探測(cè)儀器，目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于高速公路，機(jī)場(chǎng)的路面質(zhì)量檢測(cè)；隧道，橋梁，水庫(kù)大壩檢測(cè)；地下管線，地下建筑的檢測(cè)等諸多的工程領(lǐng)域。 探地雷達(dá)利用一個(gè)天線發(fā)射高頻寬頻帶電磁波，另一個(gè)天線接受來(lái)自地下介質(zhì)界面的反射波。電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其路徑、電磁場(chǎng)強(qiáng)度與波形將隨所通過(guò)介質(zhì)的電性質(zhì)及幾何形態(tài)而變化。因此，根據(jù)接收到波的旅行時(shí)間（亦稱(chēng)雙程走時(shí)）、幅度與波形資料，可推斷地下介質(zhì)的分布情況。2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù) 對(duì)地下雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的解釋,離不開(kāi)必要的地質(zhì)理論和地質(zhì)工程知識(shí)，更確切地說(shuō)，探測(cè)地下目標(biāo)的雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)稱(chēng)為“地質(zhì)雷達(dá)系統(tǒng)”(Geologic radar s

3、ystem)。 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)一、基本原理 地質(zhì)雷達(dá)由發(fā)射部分和接收部分組成。發(fā)射部分由產(chǎn)生高頻脈沖波的發(fā)射機(jī)和向外輻射電磁波的天線(Tx)組成。通過(guò)發(fā)射天線電磁波以6090的波束角向地下發(fā)射電磁波，電磁波在傳播途中遇到電性分界面產(chǎn)生反射。反射波被設(shè)置在某一固定位置的接收天線（Rx）接收，與此同時(shí)接收天線還接收到沿巖層表層傳播的直達(dá)波，反射波和直達(dá)波同時(shí)被接收機(jī)記錄或在終端將兩種顯示出來(lái)。 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)圖1地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)原理示意圖 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)2009

4、.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù) 當(dāng)?shù)叵陆橘|(zhì)中的波速v為已知時(shí)，可根據(jù)精確測(cè)得的走時(shí)t，由上式求得目標(biāo)體的深度z。式中x值即收發(fā)距，在剖面測(cè)量中是固定的；v值可用寬角法直接測(cè)量，也可以根據(jù)近似計(jì)算公式： c為光速；為地下介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)電磁波速度V（m/ns)水810.033空氣10.3雪（濕）4120 .090.15石灰?guī)r7(6)0.11(0.12)土壤(干)4(35)0.15(0.130.18)土壤（含水20%）10(440)0.095(0.050.15)冰3.20.17銅或鐵1-常見(jiàn)介質(zhì)的 和2009.10中國(guó)礦業(yè)大

5、學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù) 波的雙程走時(shí)由反射脈沖相對(duì)于發(fā)射脈沖的延時(shí)而確定。雷達(dá)圖形常以脈沖反射波的波形形式記錄。波形的正負(fù)峰分別以黑色和白色表示，或以灰階或彩色表示。這樣，同相軸或等灰度、等色線，即可形象地表征出地下反射界面。在波形記錄上，各測(cè)點(diǎn)均以測(cè)線的鉛垂方向記錄波形，構(gòu)成雷達(dá)剖面。 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù) 由于探地雷達(dá)的電磁波主要是在非理想介質(zhì)中傳播的所以其衰減的速度非?？欤@構(gòu)成了雷達(dá)應(yīng)用的主要障礙，即探測(cè)的深度有限。電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度隨著距離的衰減規(guī)律是： 其中為 介質(zhì)的吸收系數(shù)，它與介質(zhì)的電性和頻率有關(guān)，根據(jù)計(jì)算可以寫(xiě)為 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與

6、信息技術(shù)趨膚深度 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)二、雷達(dá)儀器介紹國(guó)外 美國(guó)GSSI公司的SIR系列雷達(dá)（ 美國(guó)勞雷公司代理銷(xiāo)售） 瑞典MALA公司的RAMAC/GPR雷達(dá)系列 加拿大Sensrs&Software公司pulse EKKO型探地雷達(dá)國(guó)內(nèi) 發(fā)展?fàn)顩r是：首先通過(guò)引進(jìn)國(guó)外的雷達(dá)儀器，進(jìn)行研究和應(yīng)用，然后開(kāi)發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自己的雷達(dá)產(chǎn)品。目前，國(guó)內(nèi)使用最多的雷達(dá)大多是美國(guó)GSSI公司生產(chǎn)的。國(guó)內(nèi)有電子部22所，航天部愛(ài)迪爾公司、驕鵬公司和中國(guó)礦大（北京）四家單位相繼推出了自己的雷達(dá)產(chǎn)品。2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)2.1 SIR雷達(dá)介紹該型號(hào)探地雷達(dá)

7、儀器的特點(diǎn)是：系統(tǒng)高度集成化、數(shù)字化，操作簡(jiǎn)單化，天線屏蔽干擾小，探測(cè)范圍廣，分辨率高，具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和信號(hào)增強(qiáng)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)顯示二維彩色圖像。其配置的探測(cè)天線系列化，可應(yīng)用與各類(lèi)地下目的體及目的層的檢測(cè)與探測(cè)。2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)2.1 SIR雷達(dá)介紹SIR-20高速高精度多通道透視雷達(dá) SIR-3000便攜式透地雷達(dá) 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)100MHz400MHz2.1 SIR雷達(dá)介紹200MHz2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)900MHz1200MHz2.1 SIR雷達(dá)介紹2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)2.1

8、SIR雷達(dá)介紹2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)2.1 SIR雷達(dá)介紹2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)2.2 瑞典探地雷達(dá)（RAMAC/GPR）主要特點(diǎn)1. 高集成化、真數(shù)字式、高速 、輕便。2. 系統(tǒng)集成化程度高，體積小、重量輕（主機(jī)重量?jī)H為2.4公斤）。3. 功耗低，主機(jī)功耗僅為25W；系統(tǒng)耗電量低，不需電瓶供電， 為野外工作提供方便。4. 天線與主機(jī)之間采用光纖連接，頻帶寬、速度快、數(shù)據(jù)質(zhì)量好、 抗干擾能力強(qiáng)，因此發(fā)射機(jī)、接收機(jī)及主機(jī)之間不會(huì)相互干擾。5. 100兆、250兆、500兆、800兆及1000兆天線采用屏蔽方式，因 此其抗干擾能力強(qiáng)。6. 主機(jī)與計(jì)算

9、機(jī)之間采用ECP并口傳輸方式，數(shù)據(jù)傳輸速度快。7. 主機(jī)可與低頻、中頻、高頻天線全部兼容，同時(shí)與孔中天線也 兼容，因此性能價(jià)格比高，為用戶(hù)添置新天線節(jié)約資金。8. 顯示方式采用外接筆記本方式。2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)2.2 瑞典探地雷達(dá)（RAMAC/GPR）2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)2.2 瑞典探地雷達(dá)（RAMAC/GPR）2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)2.2 瑞典探地雷達(dá)（RAMAC/GPR）2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)2.2 瑞典探地雷達(dá)（RAMAC/GPR）2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù) RAMA

10、C/GPR非屏蔽天線是低頻天線，主要用于深層探測(cè)，該天線只能與CUII主機(jī)配合使用。典型的非屏蔽天線有25MHz、50MHz、100MHz、200MHz天線。所有的RAMAC/GPR非屏蔽天線均使用同樣的發(fā)射機(jī)及接收機(jī)、光纖、瑪拉測(cè)鏈、天線分離架及主控單元。天線重量輕，適用于單人操作。收、發(fā)天線容易分離，可以采用CMP法（共中心點(diǎn)）計(jì)算速度。 非屏蔽天線可應(yīng)用于土木建筑、地質(zhì)學(xué)及水文地質(zhì)學(xué)等。2.2 瑞典探地雷達(dá)（RAMAC/GPR）2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)2.3 加拿大EKKO型雷達(dá)The pulseEKKO 100(1000) system provides shie

11、lded, full bi-static operational capability. The ability to move the antennas independently allows both simple reflection profiling surveys as well as CMP, multi offset and transillumination experiments to be conducted. The versatility of the system allows for variation in polarization as well as a

12、number of other geometrical transducer configurations.EKKO-100型EKKO-1000型400MHz2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)2.4 中國(guó)電波傳播研究所青島分所：LTD-32009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)2.4 中國(guó)電波傳播研究所青島分所：LTD-32009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)三、野外工作方法 探地雷達(dá)的野外工作，必須根據(jù)探測(cè)對(duì)象的狀況及所處的地質(zhì)環(huán)境并選擇合適的測(cè)量參數(shù)，才能保證雷達(dá)記錄的質(zhì)量。 1）、剖面法2）、多次覆蓋3）、寬角法3.1 測(cè)量方式 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球

13、探測(cè)與信息技術(shù)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，當(dāng)發(fā)射天線與接收天線間距為零，亦即發(fā)射天線與接收天線合二為一時(shí)稱(chēng)為單天線形式，反之稱(chēng)為雙天線形式。剖面法的測(cè)量結(jié)果可以用探地雷達(dá)時(shí)間剖面圖來(lái)表示。該圖像的橫坐標(biāo)記錄了天線在地表的位置；縱坐標(biāo)為反射波雙程定時(shí)，表示雷達(dá)脈沖從發(fā)射天線出發(fā)經(jīng)地下界面反射回到接收天線所需的時(shí)間。這種記錄能準(zhǔn)確反映測(cè)線下方地下各反射界面的形態(tài)。 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探

14、測(cè)與信息技術(shù)2） 、多次覆蓋法 由于介質(zhì)對(duì)電磁波的吸收，來(lái)自深部界面的反射波會(huì)由于信噪比過(guò)小而不易識(shí)別。這時(shí)可應(yīng)用不同天線距的發(fā)射接收天線在同一測(cè)線上進(jìn)行里復(fù)測(cè)量，然后把測(cè)量記錄中相同位置的記錄進(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。 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)3） 、寬角法 當(dāng)一個(gè)天線固定在地面某一點(diǎn)上不動(dòng)，而另一個(gè)天線沿測(cè)線移動(dòng)，記錄地下各個(gè)不同界面反射波的雙程走時(shí)，這種測(cè)量方式稱(chēng)為寬角法。 這種測(cè)量方式的目的是求取地下介質(zhì)的電磁波傳播速度。 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)

15、。地球探測(cè)與信息技術(shù)3.2 探地雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)3.2 探地雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù) 探地雷達(dá)數(shù)據(jù)處理的目標(biāo)是壓制隨機(jī)的和規(guī)則的干擾，以最大可能的分辨率在探地雷達(dá)圖像剖面上顯示反射波，提取反射波的各種有用的參數(shù)(包括電磁波速度，振幅和波形等)來(lái)幫助解釋。探地雷達(dá)與反射地震都依靠脈沖回波信號(hào)，其子波長(zhǎng)度都由發(fā)射源控制。脈沖在地下傳播過(guò)程中，能量均會(huì)產(chǎn)生球面衰減，也會(huì)由于介質(zhì)對(duì)波的能量的吸收而減弱，在地下介質(zhì)不均時(shí)還會(huì)發(fā)生散射、反射與透射。因此數(shù)字記錄的探地雷達(dá)數(shù)據(jù)類(lèi)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

16、種形式改變均可以應(yīng)用于探地雷達(dá)資料的處理。 四、數(shù)據(jù)處理與資料解釋2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)四、數(shù)據(jù)處理與資料解釋2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)4.1 數(shù)字濾波 礦井地質(zhì)雷達(dá)在測(cè)量過(guò)程中，為了保留盡可能多的信息，常采用全通的記錄方式，這樣有效波的干擾就被同時(shí)記錄下來(lái)，為了去除數(shù)據(jù)中的干擾信號(hào)，需要采用數(shù)字濾波的方法。數(shù)字濾波就是根據(jù)數(shù)據(jù)中有效信號(hào)和干擾信號(hào)頻譜范圍的不同來(lái)消除干擾波。 如果有效信號(hào)的頻譜分布與干擾信號(hào)的頻譜有一個(gè)比較明顯的分界，那么可根據(jù)具體的干擾信號(hào)的分布，設(shè)計(jì)一個(gè)合理的濾波器，將其濾除，就得到了濾波以后的結(jié)果，根據(jù)干擾信號(hào)的頻譜分布的不同

17、，可以采取低通、高通或帶通的方法。四、數(shù)據(jù)處理與資料解釋2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)4.1 數(shù)字濾波 如果噪音的頻譜分布只有高頻成分，那么可采用如下的濾波器將其濾除：式中 是高截頻率。1）低通濾波四、數(shù)據(jù)處理與資料解釋2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)4.1 數(shù)字濾波2）高通濾波 如果噪音的頻譜分布只有低頻成分，那么可采用如下的濾波器將其濾除：式中 是低截頻率。四、數(shù)據(jù)處理與資料解釋2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)3）帶通濾波如果噪音的頻譜分布既有低頻成分又有高頻成分，那么可采用如下的濾波器將其濾除： 四、數(shù)據(jù)處理與資料解釋4.1 數(shù)字濾波2009.

18、10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)4.2 雷達(dá)資料的偏移處理 探地雷達(dá)與反射地震方法一樣都是接收來(lái)自地下介質(zhì)界面的反射波。偏離測(cè)點(diǎn)的地下介質(zhì)交界面的反射點(diǎn)，只要其法平面通過(guò)測(cè)點(diǎn)，都可以被記錄下來(lái)。在資料處理中需把雷達(dá)記錄中的每個(gè)反射點(diǎn)移到其原來(lái)的位置，這種處理方法稱(chēng)為偏移歸位處理，經(jīng)過(guò)偏移處理的雷達(dá)剖面可反映地下介質(zhì)的真實(shí)位置。 四、數(shù)據(jù)處理與資料解釋2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)85cm雷達(dá)天線測(cè)線10cmm5cm有機(jī)玻璃30cm檔板塑料進(jìn)出水管口四、數(shù)據(jù)處理與資料解釋4.2 雷達(dá)資料的偏移處理 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)原始數(shù)據(jù)雷達(dá)剖面圖 偏移后的雷達(dá)

19、剖面圖 四、數(shù)據(jù)處理與資料解釋4.2 雷達(dá)資料的偏移處理 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)4.3 雷達(dá)圖像的增強(qiáng)處理四、數(shù)據(jù)處理與資料解釋1）振幅恢復(fù)2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)4.3 雷達(dá)圖像的增強(qiáng)處理四、數(shù)據(jù)處理與資料解釋2）道內(nèi)均衡2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)4.3 雷達(dá)圖像的增強(qiáng)處理四、數(shù)據(jù)處理與資料解釋2）道內(nèi)均衡2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)內(nèi)容回顧一、基本原理 二 野外工作方法 1、剖面法2、多次覆蓋3、寬角法2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)三、 地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)處理內(nèi)容回顧1、數(shù)字濾波2、雷達(dá)資料的偏移

20、處理 3、雷達(dá)圖像的增強(qiáng)處理2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)四、 地質(zhì)雷達(dá)資料解釋 探地雷達(dá)資料的地質(zhì)解釋是探地雷達(dá)測(cè)量的目的。然而探地雷達(dá)資料反映的是地下介質(zhì)的電性分布，要把地下介質(zhì)的電性分布轉(zhuǎn)化為地質(zhì)體的分布，必須把地質(zhì)、鉆探、探地雷達(dá)和其他相關(guān)的資料有機(jī)結(jié)合起來(lái)，建立測(cè)區(qū)的地質(zhì)地球物理模型，并以此獲得地下地質(zhì)模式。2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)1、時(shí)間剖面的解釋方法四、 地質(zhì)雷達(dá)資料解釋2、雷達(dá)波速度的求取2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)1、時(shí)間剖面的解釋方法四、 地質(zhì)雷達(dá)資料解釋 探地雷達(dá)圖像剖面是探地雷達(dá)資料地質(zhì)解釋的基礎(chǔ)圖件，只要地下介質(zhì)

21、中存在電性差異，就可以在雷達(dá)圖像剖面中找到相應(yīng)的反射波與之對(duì)應(yīng)。根據(jù)相鄰道上反射波的對(duì)比，把不同道上同一個(gè)反射波相同相位連結(jié)起來(lái)的對(duì)比稱(chēng)為同相軸。一般在無(wú)構(gòu)造區(qū)，同一波組往往有一組光滑平行的同相軸與之對(duì)應(yīng)，這一特性稱(chēng)為反射波組的同相性。2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)1、時(shí)間剖面的解釋方法四、 地質(zhì)雷達(dá)資料解釋 探地雷達(dá)測(cè)量使用的點(diǎn)距很小(2m)，地下介質(zhì)的地質(zhì)變化在一般情況下比較緩慢，因此相鄰記錄道上同一反射波組的特征會(huì)保持不變，這一特征稱(chēng)為反射波形的相似性。同一地層的電性特征接近，其反射波組的波形、振幅、周期及其包絡(luò)線形態(tài)等有一定特征。確定具有一定特征的反射波組是反射層識(shí)別的

22、基礎(chǔ)，而反射波組的同相性與相似性為反射層的追蹤提供了依據(jù)。2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)不同測(cè)量目的對(duì)地層的劃分是不同： （1）在進(jìn)行考古調(diào)查時(shí)，特別關(guān)注文化層的識(shí)別； （2）在進(jìn)行工程地質(zhì)調(diào)查時(shí)，常以地層的承載力作為地層劃 分依據(jù)，因此不僅要?jiǎng)澐只鶐r，而且對(duì)基巖風(fēng)化程度也 需要加以區(qū)分。 為此需要根據(jù)測(cè)量目的，對(duì)比雷達(dá)圖像與鉆探結(jié)果，建立測(cè)區(qū)地層的反射波組特征。根據(jù)反射波組的特征就可以在雷達(dá)圖像剖面中拾取反射層。一般是從垂直走向的測(cè)線開(kāi)始，逐條測(cè)線進(jìn)行。最后拾取的反射層必須能在全部測(cè)線中都能連接起來(lái)并保證在全部測(cè)線交點(diǎn)上相互一致閉合。1、時(shí)間剖面的解釋方法四、 地質(zhì)雷達(dá)資料解

23、釋2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)1、時(shí)間剖面的解釋方法四、 地質(zhì)雷達(dá)資料解釋 根據(jù)地層反射波組特征與鉆孔對(duì)應(yīng)的位置劃分反射波組后，就需要依據(jù)反射波組的同相性與相似性進(jìn)行地層的追索與對(duì)比。在進(jìn)行時(shí)間剖面的對(duì)比之前，要掌握區(qū)域地質(zhì)資料，了解測(cè)區(qū)所處的構(gòu)造背景。在此基礎(chǔ)上，充分利用時(shí)間剖面的直觀性和范圍大的特點(diǎn)，統(tǒng)觀整條測(cè)線，研究重要波組的特征及其相互關(guān)系，掌握重要波組的地質(zhì)構(gòu)造特征，其中特別要重點(diǎn)研究特征波的同相軸變化。特征波是指強(qiáng)振幅、能長(zhǎng)距離連續(xù)追蹤、波形穩(wěn)定的反射波。它們一般都是主要巖性分界面的有效波。它們特征明顯，易于識(shí)別。掌握了它們就能研究剖面的主要地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)。 200

24、9.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)時(shí)間剖面上主要表現(xiàn)如下特征：1、時(shí)間剖面的解釋方法四、 地質(zhì)雷達(dá)資料解釋1） 雷達(dá)反射波同相軸發(fā)生明顯錯(cuò)動(dòng)2） 雷達(dá)反射波同相軸局部缺失3） 雷達(dá)反射波波形發(fā)生畸變4） 雷達(dá)反射波頻率發(fā)生變化2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)1、時(shí)間剖面的解釋方法四、 地質(zhì)雷達(dá)資料解釋2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)1、時(shí)間剖面的解釋方法四、 地質(zhì)雷達(dá)資料解釋2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)1、時(shí)間剖面的解釋方法四、 地質(zhì)雷達(dá)資料解釋2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)1、時(shí)間剖面的解釋方法四、 地質(zhì)雷達(dá)資料解釋2009

25、.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)1、時(shí)間剖面的解釋方法四、 地質(zhì)雷達(dá)資料解釋 上述現(xiàn)象在地質(zhì)雷達(dá)時(shí)間剖面上特征往往不是孤立的，即有時(shí)幾種特征同時(shí)存在，只是有的特征更突出，有的特征不明顯，這就需要資料解釋人員除對(duì)區(qū)域地質(zhì)條件充分了解以外，還必須具有豐富的實(shí)踐和解釋經(jīng)驗(yàn)，從而去偽存真，得到更準(zhǔn)確的地下地質(zhì)信息。 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)2、雷達(dá)波速度的求取四、 地質(zhì)雷達(dá)資料解釋 雷達(dá)波速度的獲取視探地雷達(dá)資料解釋的重要內(nèi)容。也是深度轉(zhuǎn)化的重要的參數(shù)，其準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到解釋結(jié)果的準(zhǔn)確程度。電磁波在介質(zhì)中傳播速度的獲取常用的方法有：1）已知目標(biāo)換算方法；2）幾何刻度法；

26、3）介電常數(shù)法；4）CDP速度分析法；5）反射系數(shù)法等。2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù) 1） 已知目標(biāo)換算方法最簡(jiǎn)單，同時(shí)是常用的方法。該方法是采用鉆探的方法獲取已知地層或目標(biāo)體的深度，根據(jù)電磁波的傳播時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。然后將獲得速度來(lái)推斷沒(méi)有鉆孔或已知目標(biāo)的區(qū)域地質(zhì)體的深度。2、雷達(dá)波速度的求取四、 地質(zhì)雷達(dá)資料解釋2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)2、雷達(dá)波速度的求取四、 地質(zhì)雷達(dá)資料解釋2）2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 80年代以來(lái)。由于電子技術(shù)與數(shù)字處理技術(shù)的發(fā)展、使探地雷達(dá)的分辨率與探測(cè)深度大大提高、探地雷達(dá)已在工程地質(zhì)勘察

27、、災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查、地基基礎(chǔ)施工質(zhì)量檢測(cè)、考古調(diào)查、管線探測(cè)、公路工程質(zhì)量檢測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)5.1、雷達(dá)測(cè)量管線的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 金屬管陶瓷管鐵塊塑料管首先在沙坑中對(duì)500MHz天線和900MHz天線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。者在沙坑中埋設(shè)四種不同介質(zhì)管線，它們分別是金屬管、陶瓷管、塑料管和鐵塊，管線直徑8厘米，埋設(shè)深度為25厘米，鐵塊的埋設(shè)深度1厘米，接近地表面。時(shí)窗設(shè)定36ns，使用500MHz天線進(jìn)行雷達(dá)掃描探測(cè)。上圖為掃描探測(cè)結(jié)果。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，金屬目標(biāo)體具有較強(qiáng)的反射

28、能量，且多次干擾波嚴(yán)重，非金屬物在介質(zhì)均勻的沙坑中，也存在明顯的反射圖象。 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)下圖是在水泥路面使用900MHz天線對(duì)地下管線的探測(cè)結(jié)果，時(shí)窗設(shè)置為16ns。在探測(cè)區(qū)域內(nèi)，發(fā)現(xiàn)三處明顯的異常反射。其中兩處反射時(shí)間在4.3ns，另一處接近0時(shí)。推斷前兩處為自來(lái)水的分支管道，第三處為地表水溝，并經(jīng)開(kāi)挖得到驗(yàn)證。 自來(lái)水管1自來(lái)水管2地表流水溝5.1、雷達(dá)測(cè)量管線的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)下圖為某地的陶瓷污水管道的雷達(dá)剖面圖像。地表為混凝土地面，地下介質(zhì)較為均勻，測(cè)線與管道垂直。在剖面圖像4.3m 5.7m點(diǎn)位、

29、0.8m深度開(kāi)始有一個(gè)明顯的弧形反射波同相軸，弧形的兩翼較長(zhǎng)。其解釋結(jié)果與實(shí)際污水管的埋深符合。5.1、雷達(dá)測(cè)量管線的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)電纜線埋深較淺，但直徑很小，在雷達(dá)圖像上也一樣能反映出來(lái)。下圖是上海某工地的雷達(dá)探測(cè)剖面。場(chǎng)地為雜填土，質(zhì)地不均勻。剖面圖像上的雜亂干擾波為雜填土不均勻的干擾造成的，但從探測(cè)的結(jié)果來(lái)看，能明顯看出地下埋設(shè)電纜的位置及深度。5.1、雷達(dá)測(cè)量管線的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)5.2、雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技

30、術(shù) 探地雷達(dá)技術(shù)通過(guò)在隧道襯砌質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用，實(shí)踐證明其技術(shù)方法是十分準(zhǔn)確有效的，為公路、鐵路、地鐵隧道施工有效地進(jìn)行監(jiān)督和檢測(cè)，控制施工質(zhì)量起到了積極重要的作用。 針對(duì)地鐵隧道施工的特點(diǎn)和要求，認(rèn)為利用雷達(dá)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的重點(diǎn)在于：1）、格柵鋼架和鋼筋布置是否符合設(shè)計(jì)要求2）、砼襯砌結(jié)構(gòu)檢測(cè)及背后密實(shí)情況3）、隧道襯砌含水情況調(diào)查5.2、雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù) 襯砌厚度評(píng)價(jià)，首先在探地雷達(dá)剖面上確認(rèn)出混凝土與巖石界面問(wèn)的反射波同相軸，讀取反射波雙程旅行時(shí)間，按公式HVt2計(jì)算出混凝土襯砌厚度。速度V可通過(guò)明洞地段標(biāo)定；密實(shí)

31、度的評(píng)價(jià)可根據(jù)探地雷達(dá)剖面反射波振幅、相位和頻率特征劃分為密實(shí)和不密實(shí)兩種類(lèi)型，不密實(shí)的混凝土體在雷達(dá)剖面上波形雜亂，同相軸錯(cuò)斷；脫空體在雷達(dá)剖面上在混凝土與圍巖交接面處反射波同相軸呈弧形，與相鄰道之間發(fā)生錯(cuò)位，依此特征可計(jì)算出空洞的范圍。由于爆破使圍巖表面凹凸不平，因此，在確定脫空時(shí)應(yīng)對(duì)剖面上的異常加以細(xì)致的分析和確認(rèn)。 襯砌檢測(cè)超挖地段雷達(dá)圖象（隧道） 超挖地段5.2、雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 脫空的雷達(dá)圖像（隧道）5.2、雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 拱頂起伏圖像5.2、雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 風(fēng)化層界面探測(cè)風(fēng)化線上圖是利用100

32、MHz天線對(duì)基巖風(fēng)化面的探測(cè)結(jié)果，時(shí)窗設(shè)置為760ns。從探測(cè)剖面上可以清楚看出基巖風(fēng)化層面的分布狀況，為鉆孔加固提供資料。5.2、雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 層位追蹤 右上圖為內(nèi)昆鐵路新老卡子隧道局部地段頂部的雷達(dá)檢測(cè)剖面，采用400MHz天線進(jìn)行探測(cè)。該襯砌層設(shè)計(jì)厚度為60cm。采用處理軟件對(duì)襯砌進(jìn)行層位追蹤，其追蹤結(jié)果如圖所示。 右下圖為追蹤結(jié)果的解釋剖面圖。表層層位追蹤結(jié)果5.2、雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 良好襯砌雷達(dá)圖像5.2、雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 襯砌界面明顯圖像5.2、雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 脫空

33、的雷達(dá)圖像（隧道）5.2、雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 拱頂脫空雷達(dá)探測(cè)圖像5.2、雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 采用模筑泵送混凝土工藝施工二次襯砌 拱頂施工接縫處易出現(xiàn)三角形空洞二次襯砌層模筑施工縫三角形空洞初期支護(hù)層5.2、雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 三角形空洞圖像5.2、雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 圍巖裂隙探測(cè)圖像5.2、雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 襯砌厚度不夠圖像-15.2、雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 襯砌厚度不夠圖像-25.2、雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 鋼筋分布

34、圖像5.2、雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 鋼筋布置不夠圖像-15.2、雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 鋼筋布置不夠圖像-25.2、雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 鋼筋布置參差不齊圖像5.2、雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 格柵鋼架探測(cè)圖像-15.2、雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 格柵鋼架探測(cè)圖像-25.2、雷達(dá)在隧道質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)5.3、巷道圍巖松動(dòng)圈探測(cè)五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù)5.4、巷道冒落影響范圍探測(cè)五、探地雷達(dá)的應(yīng)用 2009.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。地球探測(cè)與信息技術(shù) 吉林省長(zhǎng)春四平高速公路采用瀝青路面，路面下為碎石墊層。路面分三次鋪設(shè)完成，設(shè)計(jì)路面厚度為25c