《砂巖質(zhì)石窟巖體裂隙探地雷達(dá)探測技術(shù)規(guī)程》（征求意見稿）

4砂巖質(zhì)石窟巖體裂隙探地雷達(dá)探測技術(shù)規(guī)程本文件規(guī)定了砂巖質(zhì)石窟巖體裂隙探地雷達(dá)探測的基本規(guī)定、探測方法、探測數(shù)據(jù)處理、探測數(shù)據(jù)解釋、檢測報(bào)告的要求。本文件適用于砂巖質(zhì)石窟寺巖體由于自然和人為因素的影響，產(chǎn)生嚴(yán)重環(huán)境地質(zhì)病害而形成不同形態(tài)的裂縫的探測。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。NB/T10133-2019水電工程探地雷達(dá)探測技術(shù)規(guī)程TB10223-2004鐵路隧道襯砌質(zhì)量無損檢測規(guī)程DB35/T957-2009公路隧道地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)規(guī)程DB52/T1403-2019公路隧道地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)規(guī)程DT21/T3217-2019水工混凝土雷達(dá)法檢測應(yīng)用技術(shù)規(guī)程DB61/T1289-2019公路隧道地質(zhì)雷達(dá)監(jiān)測技術(shù)規(guī)程DB15/T2617-2022公路路基路面三維探地雷達(dá)檢測規(guī)程DB6501/T033-2022城市道路塌陷隱患雷達(dá)檢測技術(shù)規(guī)范DB37/T5122-2018探地雷達(dá)測定道路結(jié)構(gòu)層厚度技術(shù)規(guī)程T/CCES42-2023鋼筋混凝土橋梁腐蝕狀況探地雷達(dá)檢測技術(shù)規(guī)程WW/T0063《石質(zhì)文物保護(hù)工程勘察規(guī)范》3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1探地雷達(dá)groundpenetratingradar是一種利用淺層地球物理探測技術(shù)，通過發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻電磁波，接收天線接收反射回地面的電磁波，分析由不同電性差異的界面引起電磁波發(fā)生的波形、振幅、時(shí)間變化，從而確定地下結(jié)構(gòu)的探測手段。3.2雷達(dá)天線radarantenna探地雷達(dá)輻射電磁波的裝置，分為發(fā)射天線和接收天線兩種。3.3中心頻率centerfrequency天線通頻帶頻率的算術(shù)平均值。3.4相對介電常數(shù)relativedielectricconstant介質(zhì)相對于真空的介電常數(shù)，用符號ε表示。3.5時(shí)窗timewindow5探地雷達(dá)接收信號的時(shí)間范圍。3.6采樣率samplingrate單位時(shí)間內(nèi)采樣信號數(shù)量。3.7采樣間隔samplinginterval相鄰采樣點(diǎn)的時(shí)間間隔。3.8增益gain對探地雷達(dá)信號進(jìn)行放大或補(bǔ)償?shù)奶幚矸椒ā?.9濾波wavefiltering根據(jù)干擾信號的頻譜分布不同，選擇合理的濾波器，盡可能地將干擾信號濾除，保留有效信號的處理過程。3.10偏移歸位migration把探地雷達(dá)信號記錄中的每個反射點(diǎn)移到其原來的位置。3.11連續(xù)測量continuousmeasurement天線在移動中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集的數(shù)據(jù)在單位時(shí)間內(nèi)為定量。3.12點(diǎn)測量pointmeasurement通過人為控制主機(jī)或天線，以測點(diǎn)為單位進(jìn)行移動和測量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的方式。3.13同相軸lineups各道上相位相同的波峰或波谷的連線。3.14特征波characteristicwave強(qiáng)振幅、能長距離連續(xù)追蹤且波形穩(wěn)定的反射波。4基本規(guī)定4.1探測范圍針對砂巖質(zhì)石窟巖體裂隙滲水病害特征開展的高精度探地雷達(dá)探測技術(shù)。4.2石質(zhì)文物勘察工作基本原則4.2.1“最小干預(yù)”原則，具體要求如下:在確定勘察技術(shù)路線時(shí)，應(yīng)選擇對文物本體及環(huán)境影響最小的技術(shù)手段，優(yōu)先考慮無損檢測技術(shù)。在確定勘察工作量時(shí)，在滿足設(shè)計(jì)要求前提下，巖土工程勘察與石質(zhì)文物病害勘察工作應(yīng)有機(jī)結(jié)合，優(yōu)化工作流程，嚴(yán)格控制勘探點(diǎn)和取樣數(shù)量，避免重復(fù)工作。在確定勘探點(diǎn)和取樣位置時(shí)，在滿足設(shè)計(jì)要求前提下，應(yīng)盡量避免在文物本體范圍內(nèi)布設(shè)。4.2.2工程實(shí)踐與科學(xué)研究相結(jié)合的原則。應(yīng)針對石質(zhì)文物病害及賦存環(huán)境特點(diǎn)，圍繞設(shè)計(jì)要求開展必要的研究工作。4.3砂巖質(zhì)石窟巖體裂隙探地雷達(dá)探測應(yīng)遵循以下規(guī)定：a)應(yīng)及時(shí)對石窟寺巖體出現(xiàn)的滲水裂隙進(jìn)行探測，進(jìn)而制定相應(yīng)的保護(hù)和防治措施。b)檢測前應(yīng)收集探測區(qū)石質(zhì)文物相關(guān)資料，結(jié)合現(xiàn)場狀況，編制檢測大綱。6c)檢測前應(yīng)充分收集地質(zhì)資料，了解探測區(qū)周邊環(huán)境及地質(zhì)概況，結(jié)合石窟寺文物特點(diǎn)，配置合理的設(shè)備、人員，并注重不同類型裂隙探地雷達(dá)探測參數(shù)的設(shè)定。d)檢測前應(yīng)對測區(qū)背景介電常數(shù)和電磁波波速進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)定。e)現(xiàn)場工作環(huán)境溫度宜處于-10℃~+40℃之間。f)相對濕度不應(yīng)大于80%。g)現(xiàn)場不宜存在探測設(shè)備信號干擾源，若無法避免應(yīng)采取屏蔽措施或調(diào)整測線予以消除。4.4工作流程砂巖質(zhì)石窟巖體裂隙探地雷達(dá)探測工作流程應(yīng)包括資料收集，野外踏勘，制定探測方案，布設(shè)野外測線，野外數(shù)據(jù)采集，野外數(shù)據(jù)處理，野外數(shù)據(jù)分析和成果編制。砂巖質(zhì)石窟巖體裂隙探地雷達(dá)探測工作流程見圖1。圖1探地雷達(dá)法檢測工作流程圖5探測設(shè)備5.1探地雷達(dá)主機(jī)性能指標(biāo)應(yīng)符合以下要求：a)系統(tǒng)增益大于等于150db；b)信噪比大于等于60db；c)不低于8位的采樣分辨率；d)不低于16位的模/數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換器；e)可選擇的信號迭加次數(shù)；f)較小的采樣問隔，一般不大于0.5ns(1ns=10-9s)；g)點(diǎn)測和連續(xù)測量功能；h)手動和自動位置標(biāo)記功能；i)可連接不同頻率的天線。5.2探測系統(tǒng)應(yīng)包括探測設(shè)備和數(shù)據(jù)軟件。5.3探測設(shè)備應(yīng)通過周期比對核查或校準(zhǔn)，確保性能完好，方可投入使用。在使用、運(yùn)輸和保管過程中應(yīng)防水、防潮、防塵、防高溫、防寒。5.4探測設(shè)備在搬運(yùn)和使用過程中應(yīng)輕拿輕放，避免磕碰，以保證儀器安全。5.5探地雷達(dá)探測參數(shù)的選擇5.5.1探測參數(shù)包括天線中心頻率、時(shí)窗、采樣率、測點(diǎn)點(diǎn)距。75.5.2探地雷達(dá)天線技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合以下要求：a)雷達(dá)天線中心頻率在100MHz~1600MHz之間，具有屏蔽功能。b)探地雷達(dá)天線中心頻率的選擇，應(yīng)滿足分辨率和探測深度的要求，最大探測深度應(yīng)大于探測目標(biāo)的深度。天線中心頻率應(yīng)符合以下公式：式中：fc……………天線中心頻率（MHz）x……………空間分辨率（m）fc……………圍巖相對介電常數(shù)。常用天線中心頻率與探測深度的關(guān)系宜參考表1。表1常用天線中心頻率與探測深度的關(guān)系表中心頻率（MHz）探測深度（m）0.2-0.50.5-0.86000.5-34002004-255.5.3時(shí)窗選取應(yīng)符合以下公式：式中：?max……………最大探測深度（m）5.5.3.1時(shí)窗的選用值應(yīng)增大30%，為適應(yīng)地速度與目標(biāo)深度的變化。5.5.4采樣率應(yīng)符合以下公式：式中：?t……………采樣率（ns）fc……………天線中心頻率（MHz）。5.5.5測點(diǎn)點(diǎn)距的選取應(yīng)符合下列公式：nx……………采樣間隔（m）fc……………天線中心頻率（MHz）εr……………圍巖相對介電常數(shù)。5.5.5.1當(dāng)介質(zhì)的橫向變化不大時(shí)，應(yīng)適當(dāng)放寬測量點(diǎn)距，以提高工作效率。6探測方法6.1現(xiàn)場踏勘86.1.1現(xiàn)場踏勘應(yīng)符合以下要求：a)現(xiàn)場踏勘內(nèi)容應(yīng)包括探測區(qū)域的地形地貌，氣候條件等情況。b)現(xiàn)場踏勘及現(xiàn)場檢測時(shí)應(yīng)為工作人員發(fā)放安全帽，安全標(biāo)志服等，保證人員安全。6.2測線布置6.2.1測線布置應(yīng)符合以下要求：a)盡量規(guī)避測線附近的大范圍金屬構(gòu)件和無線電射頻源，根據(jù)現(xiàn)場狀況合理布置測線。b)探測工作進(jìn)行前應(yīng)建立測區(qū)坐標(biāo)系統(tǒng)，以確定測線的平面位置。c)測線布置方向應(yīng)與探地雷達(dá)移動方向保持一致。d)測線長度應(yīng)能完全覆蓋探測目標(biāo)。e)檢測現(xiàn)場應(yīng)根據(jù)測線位置，設(shè)置安全警告標(biāo)識。6.2.2砂巖質(zhì)石窟巖體裂隙探測工作測線布置應(yīng)以垂直于裂隙方向的測線為主。6.2.3當(dāng)探測的巖體表面是不規(guī)則面時(shí)，應(yīng)在不破壞石窟文物本體的前提下，緊貼石窟文物表面進(jìn)行探測。6.3數(shù)據(jù)采集6.3.1數(shù)據(jù)采集過程應(yīng)符合以下要求：a)采集前應(yīng)先檢查雷達(dá)主機(jī)、電腦、天線是否處于正常工作狀態(tài)。b)當(dāng)探測垂直崖壁進(jìn)行時(shí)，探地雷達(dá)數(shù)據(jù)采集時(shí)應(yīng)盡量靠近崖壁進(jìn)行。c)采集時(shí)探地雷達(dá)天線的移動速度應(yīng)均勻。d)隨時(shí)記錄可能對檢測產(chǎn)生異常影響的位置，如腳手架、滲水、電纜等，以便在分析時(shí)區(qū)分有效異常和干擾異常。6.3.2探地雷達(dá)有以下兩種采集方式，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況選擇：a)連續(xù)測量；b)點(diǎn)測量。6.4三維雷達(dá)探測應(yīng)符合以下要求：a)應(yīng)根據(jù)石窟巖體平面范圍以及埋深確定測網(wǎng)的面積大小。b)網(wǎng)格密度應(yīng)根據(jù)石窟文物目標(biāo)體的大小確定，測線間距應(yīng)相等，應(yīng)保證同一方向有三條測線經(jīng)過目標(biāo)體。c)三維雷達(dá)探測天線應(yīng)采用屏蔽天線，且同一測網(wǎng)應(yīng)采用相同頻率的天線。d)現(xiàn)場工作前應(yīng)對測線進(jìn)行標(biāo)識。e)現(xiàn)場探測時(shí)應(yīng)按照標(biāo)識的測網(wǎng)有序進(jìn)行，探測儀器參數(shù)應(yīng)符合本規(guī)程第5.1條的規(guī)定。7探測數(shù)據(jù)處理和解釋7.1一般規(guī)定a)需探測目標(biāo)的信號數(shù)據(jù)應(yīng)已有效保存。b)原數(shù)據(jù)處理前應(yīng)檢查，數(shù)據(jù)信號清晰，記錄完整有效。發(fā)現(xiàn)問題時(shí)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)測。c)工作總量應(yīng)符合野外采集前所設(shè)計(jì)的測線、測點(diǎn)任務(wù)。d)數(shù)據(jù)處理與解釋應(yīng)在采集數(shù)據(jù)后及時(shí)進(jìn)行，原始數(shù)據(jù)解釋結(jié)論不夠充分時(shí)應(yīng)做相應(yīng)的補(bǔ)充采集工作。7.2數(shù)據(jù)處理7.2.1數(shù)據(jù)處理應(yīng)包括以下內(nèi)容：a)去除直達(dá)波干擾。b)進(jìn)行零點(diǎn)校正。c)信號幅值過大或過小時(shí)，應(yīng)進(jìn)行增益處理，增益處理可采用線性增益、指數(shù)增益或自動增益。d)選擇合適的濾波參數(shù)，采用濾波處理對信號進(jìn)行濾波，消除明顯的干擾信號和干擾頻率信號。頻率濾波可選擇低通濾波、高通濾波或帶通濾波，高通截止頻率宜小于天線頻率的1/4，低通截止頻率宜大于天線頻率的2倍。e)采用反褶積的方法消除多次波的干擾，使探地雷達(dá)信號更加清晰。f)進(jìn)行速度掃描分析，確定偏移成像處理的輸入?yún)?shù)。g)進(jìn)行偏移成像處理，消除地下局部異常體產(chǎn)生的繞射波疊加干擾，確定探測目標(biāo)的位置。圖2探地雷達(dá)數(shù)據(jù)處理流程圖7.3探地雷達(dá)數(shù)據(jù)解釋應(yīng)符合以下要求：a)用于成果解釋的雷達(dá)圖像清晰、信噪比高，解釋成果應(yīng)采用專業(yè)語言描述。b)根據(jù)信號的同相軸及振幅、相位和頻率等屬性特征提取異常信號。c)探地雷達(dá)數(shù)據(jù)解釋應(yīng)結(jié)合地質(zhì)資料及探測時(shí)周邊的實(shí)際條件進(jìn)行分析研究。d)應(yīng)在原始圖像上通過反射波波形及能量強(qiáng)度等特征判斷、識別和篩選異常。e)結(jié)論應(yīng)明確并符合客觀地質(zhì)規(guī)律，應(yīng)與其他地球物理探測方法的解釋相互印證，相互補(bǔ)充。f)雷達(dá)剖面上應(yīng)標(biāo)明異常信號的位置。7.4探地雷達(dá)數(shù)據(jù)解釋應(yīng)包括以下方面：a)反射裂縫的拾取。b)目標(biāo)響應(yīng)分析與推斷。c)綜合解釋。99圖3探地雷達(dá)數(shù)據(jù)解釋流程圖7.5三維雷達(dá)探測數(shù)據(jù)處理和解釋7.5.1三維雷達(dá)數(shù)據(jù)處理應(yīng)符合以下要求：a)單個剖面的數(shù)據(jù)處理應(yīng)符合本規(guī)程第7.1和第7.2.1條的規(guī)定。b)單個剖面數(shù)據(jù)處理完成后應(yīng)利用三維處理軟件形成三維數(shù)據(jù)體。c)應(yīng)根據(jù)實(shí)測目標(biāo)體的三維尺寸設(shè)定切片間距，輸出三維圖像。7.5.2三維雷達(dá)數(shù)據(jù)解釋應(yīng)符合以下要求：a)單個剖面的數(shù)據(jù)解釋應(yīng)符合本規(guī)程第7.3和第7.4條的規(guī)定。b)應(yīng)對三維數(shù)據(jù)體開展振幅、頻率、相位等屬性分析。c)應(yīng)利用三維數(shù)據(jù)體顯示功能進(jìn)行目標(biāo)體的空間形態(tài)分析和三維建模。8檢測報(bào)告8.1一般規(guī)定a)檢測報(bào)告編寫應(yīng)根據(jù)任務(wù)書、設(shè)計(jì)書、檢測大綱及有關(guān)文件進(jìn)行。b)檢測報(bào)告應(yīng)包含項(xiàng)目名稱、委托單位、檢驗(yàn)地點(diǎn)、合同編號、檢測類別、檢測項(xiàng)目、檢測日期、檢測方法和依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、使用儀器及設(shè)備編號、檢測結(jié)果和備注。c)報(bào)告內(nèi)容應(yīng)準(zhǔn)確、清晰、明確和客觀。d)報(bào)告應(yīng)具有唯一性標(biāo)識，以及簽發(fā)（批準(zhǔn)）人姓名、簽字或等效標(biāo)識。e)當(dāng)需要提供不同語種的版本時(shí)，應(yīng)以中文版本為準(zhǔn)，保持各版本結(jié)構(gòu)和內(nèi)容上的一致8.2報(bào)告附件檢測報(bào)告附件應(yīng)包含結(jié)果說明、意見和解