探地雷達方法在水利工程隱蔽病害探測中的應(yīng)用

探地雷達方法

在水利工程隱蔽病害探測中的應(yīng)用謝昭暉陳義軍張輝匯報提綱探測方法和技術(shù)

35124應(yīng)用工程實例8探地雷達圖像成果解釋9儀器設(shè)備引言

1、引言1）北京地鐵4號線、5號線、8號線二期、10號線一期和二期、14號線沿線的地下空洞、松散軟弱區(qū)和異常體探測（2004--2009）（2）北京市三環(huán)路等城市主干道路地下空洞、松散軟弱區(qū)綜合檢測工程（2004-2006）（3）建國60周年國慶長安街（五棵松-西單路口）地下管線綜合檢測（2009）（4）長安街（木樨地橋--大望橋）國慶閱兵道路工程綜合檢測（2009）

水利工程是國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要項目之一，多年來，我國水利建設(shè)規(guī)模和速度都位于世界前列。一方面我國的特大型水利工程建設(shè)項目突飛猛進，如長江三峽、紅水河上的龍灘等特大型水利樞紐都即將建成，另一方面，隨著城市建設(shè)的日新月異，為城市供水或景觀美化的中小水利設(shè)施項目也特別多。水利工程中后期的施工階段質(zhì)量控制、堤壩及其附屬設(shè)施的隱患病害探測和水利工程質(zhì)量檢測（堤壩中孔洞、蟻穴、裂隙滲漏點探測等）十分重要，其對水利工程的施工進度和施工質(zhì)量起到保證作用和改善促進作用。1、引言

水利工程質(zhì)量的檢測的物探方法較多：有傳統(tǒng)的淺層地震勘探、直流電法、高密度電法、也有地震映像、表面波勘探等新技術(shù)。探測隱蔽病害時，探地雷達方法和上述物探方法相比具有分辨率高、效率高、不需震源或供電電源等的優(yōu)點。國內(nèi)外工程技術(shù)人員利用探地雷達技術(shù)已嘗試解決了一些工程問題，如探測壩基的密實度、完好程度及洞穴、裂縫、陷落等嚴重隱患分布范圍，并取得較好的效果。1、引言匯報提綱探測方法技術(shù)

35124應(yīng)用工程實例8探地雷達圖像成果解釋9儀器設(shè)備引言

2.1工作方法原理探地雷達技術(shù)主要是基于地下介質(zhì)電性差異，通過發(fā)射天線向地下發(fā)射的高頻電磁波，通過高頻電磁波在地下傳播的途徑來分析地下情況（如圖1所示）。也就是說當電磁波遇到波阻抗發(fā)生變化的界面時即形成電磁的反射波，當反射電磁波從地下反射上來時被地面的雷達接收天線接收，并被雷達數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄下來形成探地雷達剖面圖像；然后通過對采集的探地雷達信號進行數(shù)據(jù)處理，提取有效信號，最后進行綜合分析和地質(zhì)工程解釋，從而識別土體疏松區(qū)域、空洞、地下管線、管溝工程等結(jié)構(gòu)體。雷達主機雷達天線反射電磁波入射電磁波地下目標體2.2、檢測方法技術(shù)探地雷達進行探測時，可配置各種頻率（十幾MHz～幾GHz）的天線。天線的選擇：兼顧分辨率和探測深度探地雷達的垂直分辨率：最高可以達到λ/4（λ為電磁波在地層中傳播的波長）例如，當?shù)貙与姶挪ㄋ賤=0.1m/ns時，400MHz天線的子波波長λ=0.25m，可分辨的最薄目標層的厚度為0.06m，即6cm，如果采用900MHz天線探測，則可分辨的最薄地層的厚度為3cm。探測深度與探地雷達配置天線的主頻有關(guān)；探測深度取決于地下介質(zhì)的導(dǎo)電性、衰減系數(shù)；2.2、檢測方法技術(shù)用900MHz以上高頻雷達天線來準確探測水壩混凝土中的鋼筋的分布情況和鋼筋保護層的厚度；利用400MHz的天線探測壩體中淺部的空洞、裂隙等；用主頻100MHz以下的天線來探測壩基巖土層的結(jié)構(gòu)、壩基及其附屬構(gòu)筑物基礎(chǔ)的隱蔽病害。2.2、檢測方法技術(shù)2.3、雷達圖像的數(shù)據(jù)處理2.3、雷達圖像的數(shù)據(jù)處理編輯頭文件，切除多余圖像信息；調(diào)整水平距離標記、圖像水平比例；進行地形高程修正和距離修正（需要時）。數(shù)字處理技術(shù)：如顏色變換、自動增益調(diào)整、水平相關(guān)分析；組合數(shù)字濾波（有限脈沖響應(yīng)濾波（FIR）和無限脈沖響應(yīng)濾波（IIR））反褶積、希爾伯特變換、偏移、靜校正和多種數(shù)學(xué)計算功能。匯報提綱探測方法技術(shù)

35124應(yīng)用工程實例8探地雷達圖像成果解釋9儀器設(shè)備引言

3儀器設(shè)備SIR-20型探地雷達主機

100MHz天線

SIR-2型探地雷達系統(tǒng)

匯報提綱探測方法技術(shù)

35124應(yīng)用工程實例8探地雷達圖像成果解釋

9儀器設(shè)備引言

4.病害的雷達圖像特征對非磁性物質(zhì)，反射系數(shù)僅與介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)；反射系數(shù)大小取決于界面上下介質(zhì)介電常數(shù)差異程度；水工建筑為混凝土結(jié)構(gòu)，下方地基為巖層或土層。而脫空區(qū)、洞穴內(nèi)一般充滿水或空氣；相互之間存在較大的電性差異，具備進行物探的前提。開展探測的地球物理條件4.病害的雷達圖像特征無病害區(qū)域探地雷達圖像的特征表現(xiàn)為近似層狀介質(zhì)的反射波特性4.病害的雷定達圖像特浮征①地基謎松散區(qū)蠻的圖像飼特征表地現(xiàn)為沒鍬有明顯它的壩基礦層狀結(jié)論構(gòu)反射企，反射崗波形比懸較雜亂鏡、反射感信號強伯弱不均李等；②較大的捧規(guī)則空洞籠表現(xiàn)為較圍明顯的洞研穴型雙曲禽線反射波甘組，有的蹈空洞會產(chǎn)無生繞射波潔，而不規(guī)曠則空洞的啄形態(tài)則各坦異；隱蔽病害單的圖像特碰征分述如嘗下：4.病害的雷堤達圖像特跡征③當庫首水沿著臭地基裂腹隙向下室游滲漏葵時，現(xiàn)冶成管涌襲，嚴重啞時導(dǎo)致槽壩基下是方土層削被淘空壯，脫空醉對水壩火的安全敲現(xiàn)成很咳大威脅訴，其圖升像特征竭表現(xiàn)為膊明顯的蝴反射波霸同相軸斤不連續(xù)訓(xùn)、出現(xiàn)堡錯位或燈斷開，依局部也處有雙曲飄線形狀供的弧形旨反射。隱蔽病攜害的圖主像特征絡(luò)分述如縱下：4.2成果解速釋注意安事項首先調(diào)勿查探地午雷達測唱線周邊麻的電磁編干擾源折；結(jié)合探地吐雷達檢測頁區(qū)域的工見程地質(zhì)資段料、水文途地質(zhì)資料陸、水工建泥筑的結(jié)構(gòu)急設(shè)計資料間進行綜合記分析；充分考路慮所有柄地球物芬理方法銹本身的混多解性咐可能造池成的虛梅假異常奶；必要時玻采用多梢條雷達垃平行測都線剖面裹圖像進挎行對比瘋，驗證童異常的腦重復(fù)性序。匯報提階綱探測方法紡技術(shù)35124應(yīng)用工程充實例8探地雷達刺圖像成果艱解釋9儀器設(shè)原備引言北運河甘秋棠水壩位征于北京市賊通州區(qū)京誓杭大運河弄附近的甘難棠鎮(zhèn)，甘世棠水壩攔摸蓄的河水崇主要用于求農(nóng)業(yè)灌溉班、旅游觀下光和局部奸生態(tài)改善緣瑞。該水壩是介以混凝土作壩為基礎(chǔ)高，上加筑下一個橡膠壞壩體。5探測工程褲實例探測范圍黃：為橡膠壩疊壩基的上瘦游（北側(cè)集）鋪蓋段10m爭×18歸0m的范圍和伸下游（南東側(cè)）海漫即段10m樸×18弄0m的范圍，榜在海漫段邪東南角3塊9m×1棚0m有裂紋絮的混凝彼土塊兩欣側(cè)各增穩(wěn)加半塊葵的探測能區(qū)域進凳行加密社探測測線布鄭設(shè)：在壩體上最游的鋪蓋揪段，距橡千膠壩壩基2.0收m、6.0頭m、10.0世m(xù)的位置衣布置3條探地斷雷達測教線；在沿壩體下娃游的海富漫段，俊距消力廉池3.0m、5.0m的位置販布置2條探地昆雷達測辦線；而防在水壩予海漫段壟的東南偵角發(fā)生簡裂紋的3塊9.0m替×10.日0m水泥塊兩撕側(cè)各增加笑半塊探測幣區(qū)域，布尺設(shè)網(wǎng)狀加周密測線，陳線間距2.0叛m。。5探測工程道實例正常圖像正常圖室像脫空病害脫空脫空空洞病害嚴重松濱散區(qū)1）在甘捎棠水壩籌上游的校鋪蓋段蔬測試區(qū)狂域，探水測出混遷凝土塊消下存在6個空洞魂、脫空羞區(qū)；2）在甘壯棠水壩共下游的渴海漫段橡測試區(qū)忘域，探錄測出混曲凝土下仰存在5個空洞賞、脫空命區(qū)或嚴波重松散灑區(qū)，其棵中，S-1、S-3、S-4三個缺陷塑區(qū)范圍較茫大，缺陷撲程度相對襪嚴重。探測結(jié)榴果匯總6結(jié)束語水利水電孝工程的各投種病害在糟探地雷達疼圖像中具埋有明顯特波征和規(guī)律臭；探地雷也達技術(shù)池能夠快闊速準確罪地圈定楊水壩及垂其附屬最構(gòu)筑物揚（包括援鋪蓋段煩、閘室移段、消狐力池和遼海漫段交）等區(qū)慮域的隱哭蔽病害鐮范圍、眨規(guī)模和夕埋深；協(xié)助查斷找和分洞析水利紫工程發(fā)造生病害說的根本訊原因，隸為水工根設(shè)施隱喊蔽病害俘的治理灰和修復(fù)扔設(shè)計提怪供參考那依據(jù)。隨著技術(shù)撤進步，應(yīng)逃用前景會膀更廣闊。匯報完畢貞，不妥之巨處請指正幫！謝謝！謝謝觀看/歡迎下鼓載BYF揚AITH怖IM濾EAN腳AVI須SION