地质雷达技术应用简介资料
地质雷达检测原理及应用
1.5 地质雷达探测系统的组成
从左到右从上到下依次为： SIR-20主机、电缆、400M 天线、电池和充电器、打标 器、测距轮
1.6 地质雷达天线分类
空气耦合天线：主要用于道 路路面检测（具有快速便捷 的特点，但受到的干扰较 大）；
地面耦合天线：主要用于地 质构造检测，检测深度较深 （地面耦合天线能够减少天 线与地面间其他因素的干扰， 检测效果较为准确）
2.2 现场检测工作 2.2.1 仪器设备启动与参数设置 ① 连接主机与电源和天线 ② 打开主机电脑，进入采集软件 ③ 采集方式：时间模式time（也称为连续测量、自由测量）、距离模式
distance（也称为测距轮控制测量、距离测量）、点测模式point ④ 采集关键参数 （1）频率：发射天线的中心频率越高，则分辨率越高，
与探空雷达一样，探地雷达利用超高频电磁波的反射来探测目标体，根 据接收到的反射波的旅行时间、幅度与波形资料，推断地下介质的结构与分 布。
1.2 地质雷达的工作频段
1~100MHz, 低频，地质探测1-30米 100~1000MHz，中频，构造结构探测，2米 1000~5000MHz，高频, 浅表结构体探测， 50厘米
反射信号的强度主要取决于上、下层介质的电性差异，电性差越大，反射 信号越强
（7世界中粒子呈无序排列的 状态，当外界电磁波穿透该 物质时，微观世界中的粒子 就会成定向排列状态，此时 会形成一个电容板，对外界 穿过的电磁波形成一定的阻 碍作用，而每种物质粒子的 排列规律不同，形成电容板 时阻碍外界电磁波穿过的能 力不同，因此各种物质的介 电常数也不同
（9）在“表格”窗口中点“剖面”选项，设置起始里程，如果里程向右减小，选中 “区域减量”。
三、地质雷达典型缺陷图形判定
如何利用地质雷达进行地下岩层探测和地质勘察
如何利用地质雷达进行地下岩层探测和地质勘察地质雷达是一种重要的地下探测工具，它能够通过发送高频电磁波并接收返回的信号来测量地下岩层的性质和结构。
利用地质雷达进行地质勘察，能够帮助我们了解地下岩层的分布、厚度、边界以及其中可能存在的裂隙、孔隙等特征。
本文将介绍地质雷达的工作原理、应用范围以及操作技巧，并探讨如何最大程度地利用地质雷达进行地下岩层探测和地质勘察。
首先，地质雷达的工作原理是基于电磁波在地下的传播特性。
当地质雷达向地下发送高频电磁波时，部分电磁波会被地下物体反射回来并被地质雷达接收。
通过分析接收到的信号，我们可以了解地下岩层的特征。
地质雷达的探测深度一般在数十米至数百米之间，而探测分辨率较高，可以达到数厘米至数十厘米。
地质雷达的应用范围非常广泛。
它可以用于地质勘探、勘察调查、隧道工程、地质灾害预警等方面。
例如在油田勘探中，地质雷达可以帮助勘探人员了解油层的分布和厚度，从而有助于确定油井的位置和钻探方案。
在隧道工程中，地质雷达可以探测地下岩层中的断层和裂隙，帮助隧道设计人员制定合理的地质处理措施。
在地质灾害预警方面，地质雷达可以实时监测地下水位、地表下沉等变化，提供重要的预警信息，保护人们的生命财产安全。
要想最大程度地利用地质雷达进行地下岩层探测和地质勘察，首先需要选择合适的地质雷达仪器。
市场上有多种型号、品牌的地质雷达仪器可供选择，不同的仪器具有不同的性能指标。
一般来说，仪器的探测深度、分辨率、采样频率等都是重要的考虑因素。
此外，仪器的重量、体积、易用性以及数据处理软件的功能也需要考虑。
在使用地质雷达进行实地勘探时，操作技巧也非常关键。
首先，需要选择合适的地点和时间进行探测。
例如在地质勘探中，可以选择地下岩层性质变化较为明显的区域，以提高探测效果。
在操作仪器时，需要注意避免干扰源，如金属物体、电力线等。
另外，要合理设置采样参数，如采样点间距、采样时间等，以保证数据的准确性和完整性。
操作人员也需要经过专业的培训，熟练掌握地质雷达的使用方法，以提高探测的效果和精度。
地质雷达的应用
地质雷达的应用领域探地雷达(Ground Penetrating Radar，简称GPR)，又称地质雷达，是近些年发展起来的高效的浅层地球物理探测新技术，它利用主频为数十兆赫至千兆赫兹波段的电磁波，以宽频带短脉冲的形式，由地面通过天线发射器发送至地下，经地下目的体或地层的界面反射后返回地面，为雷达天线接受器所接受，通过对所接受的雷达信号进行处理和图像解译，达到探测前方目的体的目的。
与传统的地球物理方法相比，探地雷达最大的优点就是具有快速便捷、探测精度高以及对原物体无破坏作用。
因此，探地雷达在道路建设和公路质量检测领域已逐渐被认识到并广泛应用起来。
地质雷达自上世纪70年代开始应用至今将近30年了，其应用领域逐渐扩大，在考古、建筑、铁路、公路、水利、电力、采矿、航空各领域都有重要的应用，解决场地勘查、线路选择、工程质量检测、病害诊断、超前预报、地质构造研究等问题。
在工程地球物理领域有多种探测方法，包括反射地震、地震CT、高密度电法、地震面波和地质雷达等，其中地质雷达的分辨率最高，而且图象直观，使用方便，所以很受工程界信赖和欢迎。
1.1 工程场地勘察地质雷达最早用于工程场地勘查，解决松散层厚度分布，基岩风化层分布，以及节理带断裂带等问题。
有时也用于研究地下水分布，普查地下溶洞、人工洞室等。
在粘土补发育的地区，探查深度可达20m以上，效果很好。
1.2 埋设物与考古探察考古是地质雷达应较早的领域，在欧洲有成功的实例，如意大利罗马遗址考古、中国长江三峡库区考古等项目都应用了雷达技术。
利用雷达探测古建筑基础、地下洞室、金属物品等。
在现今城市改造中，有时也需要了解地下管网，如电力管线、热力管线、上下水管线、输气管线、通信电缆等，这对于地质雷实是很容易的。
目前地质雷达为地下管线探测发展了高分辨3D 探测系统及软件，如PA THFINDER 雷达、R I S -2K /S 等雷达都可以胜任这类工作，不但可探测到水平位置分布，还可以确定其深度，得到三维分布图。
地质雷达
地质雷达的原理及其应用地质雷达是20 世纪70 年代发展起来的一种用于确定地下介质分布的广谱电磁法,具有探测效率高、对探测场地和目标无破坏性、有较高的分辨率及较强的抗干扰能力等特点, 在工程建设领域应用广泛,具体表现在以下几个方面:①工程选址、建设用地地质灾害危险性评估;②工程地质勘察;③地下管道、电缆、洞穴以及障碍物的探测;④地下建筑的无损检测地质雷达是一种用于确定地下介质分布的广谱电磁技术,雷达通过发射天线向介质中发射高频 10 ～ 10 H z、宽频带电磁波,经介质中的分层界面或目标的反射界面产生反射回波信号,由接收天线接收并数据化,电磁波行程需时t =4z 2 + x 2 v , 其中, x 为天线间距, 每次探测具有确定的数值,v 为电磁波在介质中的传播速度,可以用共中心点法现场实测,也可以查经验数值表获取，故可通过上式确定反射界面或目标的深度位置。
电磁波在介质中传播的路径、电磁场强度以及波形将随介质的电性特征及几何形态而变化,故可依据记录到的电磁波走时及波幅等波形资料,解译出目标的几何形态或结构异常。
探地雷达法有广泛的用途，在建筑结构、道路桥梁、地质勘探、市政管线甚至考古刑侦等方面都有用武之地。
1 ．路面测厚路面厚度检测是公路检测的主要内容之一。
一般简易路面厚100 一200mm ，高等级公路路面厚200 一300mm ，机场跑道路面厚400mm ，这就要求公路路面厚度检测有较高的分辨率，误差小于10mm 。
雷达测厚是利用电磁波在不同介质界面处的反射一折射、其原理如图1 所示。
对于200mm 厚度以上的混凝土或沥青路面，检测精度达到10mm 以内，则探地雷达使用900MHz 以卜中心频率的天线。
2 ．路面与路基缺陷检测公路在修筑过程中对路基进行处理，随着公路投人使用，路基介质经历压实或外来扰动的影响，使原来软弱地基发生变化，这类缺陷会引起公路陷落，造成事故。
监测这类软弱地基的变化，将有利于提高公路运输的安全性。
地质雷达原理及应用PPT课件
地质雷达可以在各种复杂的环 境下进行探测，如山地、河流
、城市等。
地质雷达的缺点
成本较高
地质雷达设备成本较高，对于一些小 型项目来说可能不太经济。
对操作员要求高
地质雷达的操作需要专业人员进行， 对于普通人员来说可能需要较长时间 的学习和培训。
受环境影响较大
地质雷达的探测效果受到环境因素的 影响较大，如土壤湿度、电磁噪声等。
时域和频域分析等处理。
数据处理软件还具有地图显示 功能，可将探测结果以图像形 式展示，方便用户分析和解释
。
04
地质雷达应用实例
地下管线探测
总结词
利用地质雷达的高频电磁波探测地下管线的位置和深度，提高城市规划和建设 的安全性。
详细描述
通过向地下发射高频电磁波，并接收反射回来的信号，地质雷达能够准确测定 地下管线的位置和埋深，为城市地下管线的规划、建设和维护提供重要依据。
THANK YOU
感谢聆听
数据处理复杂
地质雷达获取的数据量较大，需要进 行复杂的数据处理和分析，对于数据 处理技术要求较高。
地质雷达的发展趋势
技术升级
数据处理智能化
随着科技的不断发展，地质雷达的技术也 在不断升级，未来将会有更高效、更精确 的探测技术出现。
随着人工智能技术的发展，未来地质雷达 的数据处理将更加智能化，能够自动识别 和提取地下物体的信息。
详细描述
地质雷达能够快速、准确地监测地质灾害的发生和发展，如滑坡、泥石流等，为 灾害预警和应急救援提供及时、准确的信息，有效降低灾害造成的损失。
矿产资源勘探
总结词
利用地质雷达的高分辨率探测矿产资源的分布和储量，为矿 产资源的合理开发和利用提供科学依据。
土木工程中的地质雷达探测技术应用
土木工程中的地质雷达探测技术应用在土木工程领域，为了确保工程的质量、安全和顺利进行，各种先进的探测技术不断涌现。
其中，地质雷达探测技术以其高效、准确、无损等优点，成为了土木工程中不可或缺的重要工具。
地质雷达探测技术的原理其实并不复杂。
它就像是给大地做“CT 扫描”，通过向地下发射高频电磁波，然后接收反射回来的电磁波信号，根据信号的传播时间、振幅、频率等特征，来推断地下介质的分布情况和性质。
这项技术在土木工程中的应用范围十分广泛。
在道路工程中，它可以帮助检测道路基层和面层的厚度，发现潜在的空洞、裂缝等病害，为道路的维护和修复提供科学依据。
比如，在一些年久失修的道路上，表面看起来可能只是有些轻微的裂缝，但实际上基层可能已经出现了较大的空洞，如果不及时发现和处理，很容易引发道路塌陷等严重事故。
而地质雷达就能够在不破坏道路的情况下，快速准确地探测到这些隐藏的问题。
在桥梁工程中，地质雷达可以用于检测桥墩基础的稳定性，查明桩身的完整性，以及检测桥梁结构内部是否存在钢筋锈蚀、混凝土疏松等缺陷。
桥梁作为交通枢纽的重要组成部分，其安全性至关重要。
通过地质雷达的探测，能够及时发现桥梁结构中的隐患，采取相应的加固措施，保障桥梁的正常使用和行车安全。
在隧道工程中，地质雷达更是发挥着重要作用。
它可以在隧道施工前，对前方的地质情况进行超前预报，帮助施工人员了解是否存在断层、溶洞、含水带等不良地质体，提前做好应对措施，避免施工过程中发生坍塌、涌水等事故。
同时，在隧道建成后，还可以用于检测隧道衬砌的质量，及时发现衬砌背后的空洞、不密实等问题，确保隧道的长期稳定。
在岩土工程中，地质雷达可以用于勘察岩土体的分布和性质，为地基处理、边坡支护等设计提供可靠的地质资料。
比如在高层建筑的地基勘察中，地质雷达能够帮助确定地下是否存在软弱土层、古河道等不良地质条件，从而优化地基设计方案，保证建筑物的稳定性。
地质雷达探测技术之所以在土木工程中得到广泛应用，主要得益于它的诸多优点。
地质雷达技术应用要点
地质灾害预警
灾害预警
利用地质雷达技术可以监测地质灾害的发生和发展，及时发出预警信息，减少 灾害造成的人员伤亡和财产损失。
灾害评估
通过对地质灾害的评估，可以了解灾害的性质、规模和影响范围，为灾害治理 和恢复提供基础资料。
资源勘探与开发
资源勘探
利用地质雷达技术可以对地下资源进行勘探，包括石油、天然气、矿产等，为资 源的开发和利用提供基础资料。
城市地下管线探测
01
城市地下管线探测是地质雷达技术的 另一个重要应用领域。城市地下管线 种类繁多、分布复杂，传统的探测方 法难以满足需求。而地质雷达技术能 够快速准确地获取地下管线的分布、 埋深、材质等信息，为城市地下管线 的规划、建设和管理提供重要的技术 支持。
02
在城市地下管线探测中，地质雷达技 术具有无损、高效、高精度等优点， 能够有效地避免对原有管线造成破坏 。同时，通过数据处理和分析，可以 进一步了解地下管线的运行状况和存 在的问题，为管线的维护和更新提供 依据。
电磁波传播速度
在理想介质中，电磁波以光速传播。 但在实际介质中，由于介电常数和磁 导率的影响，电磁波的传播速度会有 所变化。
电磁波传播方向
电磁波的衰减
电磁波在传播过程中会因为介质的吸 收、散射和折射等原因而逐渐衰减。
电磁波在传播过程中，其电场和磁场 方向相互垂直，且与传播方向呈右手 螺旋关系。
雷达探测原理
依据。
THANKS
感谢观看
数据解释
根据地质知识和经验，对雷 达数据进行解释和分析，推 断出地下岩土层的结构、性 质和分布等信息。
数据可视化
将雷达数据转换成可视化 的图像或模型，便于更直 观地分析和理解地下结构。
03
地质雷达介绍
D h/2
31
2. 探地雷达探测的设计
每接受一个探地雷达测量任务都需要对目的体特性与所 处环境进行分析，以确定探地雷达测量能否取得预测效果。
(1)目的体深度是一个非常重要的问题。如果目的体深度 超出雷达系统探测距离的50％，那么探地雷达方法就要被 排除。雷达系统探测距离可根据雷达探距方程进行计算。
满足Qs+Q>0的距离 ，称为探地雷达的探测距离，亦 即处在距离 r 范围内的目的体的反射信号可以为雷达 系统所探测。
27
1.2 探测距离
与选用的天线频率、地下介质的相对介电常数、电导率相关
对于铜、铁等良导电媒介质，其电导率σ 很大，衰减常 数β 也很大，因此，电磁波在良导电媒质中传播时，场 矢量的衰减很快，电磁波只能透入良导体表面的薄层内 （电磁波只能在导体以外的空间或电介质中传播），这 种现象称为趋肤效应。电磁波透入导体内的深度称为穿
粘土
5-40
花岗岩 4-6
岩盐
5-6
冰
3-4
金属
300
PVC材料 3.3
2-1000 0.01-1 0.01-1 0.01 1010 1.34
0.06 0.13 0.13 0.16 0.017 0.16
1-300 0.01-1 0.01-1 0.01 108 0.14
12
工程物探专题----地质雷达
7
1．电磁波在介质中的传播速度
探地雷达测量的是地下界面的反射波的走时，为了获取地 下界面的深度，必须要有介质的电磁波传播速度 v ，其值为
v [ ( 1 ( )2 1)]1/ 2
地质雷达
ε r1 − ε r 2 R= ε r1 + ε r 2
11
常见介质的相对介电常数、导电率、 常见介质的相对介电常数、导电率、传播速度与吸收系数
地下介质 空气 淡水 海水 干砂 饱和砂 石灰岩 泥岩 粉砂 粘土 花岗岩 岩盐 冰 金属 PVC材料 相对介电常数ε r 1 80 80 3-5 20-30 4-8 5-15 5-30 5-40 4-6 5-6 3-4 300 3.3 导电率σ(mS/m) 0 0.5 30000 0.01 0.1-10 0.5-2 1-100 1-100 2-1000 0.01-1 0.01-1 0.01 1010 1.34 雷达波速ν（m/ns） 0.3 0.033 0.01 0.15 0.06 0.12 0.09 0.07 0.06 0.13 0.13 0.16 0.017 0.16 衰减系数β（dB/m) 0 0.1 1000 0.01 0.03-0.3 0.4-1 1-100 1-100 1-300 0.01-1 0.01-1 0.01 108 0.14 12
13
• • • • •
加拿大Sensor (Noggin)系列 加拿大Sensor & Software Inc., EKKO (Noggin)系列 美国GSSI SIR系列 GSSI， 美国GSSI，SIR系列 瑞典Mala Geoscience Inc., RAMAC系列 瑞典Mala RAMAC系列 意大利IDS, RIS系列 意大利IDS, RIS系列 中国电磁波传播研究所CRIRP LTD系列 CRIRP， 中国电磁波传播研究所CRIRP，LTD系列
屏蔽天线900型
18
RAMAC系列 系列
X3M型
匹配天线
19
非屏蔽天线100型 非屏蔽天线200型
地质雷达检测技术应用要点1
地质雷达检测技术应用要点赵永贵1地质雷达的应用领域地质雷达自上世纪70年代开始应用至今将近30年了，其应用领域逐渐扩大，在考古、建筑、铁路、公路、水利、电力、采矿、航空各领域都有重要的应用，解决场地勘查、线路选择、工程质量检测、病害诊断、超前预报、地质构造研究等问题。
在工程地球物理领域有多种探测方法，包括反射地震、地震CT、高密度电法、地震面波和地质雷达等，其中地质雷达的分辨率最高，而且图象直观，使用方便，所以很受工程界信赖和欢迎。
1.1 工程场地勘察地质雷达最早用于工程场地的勘查，包括重要工程场地、铁路与公路路基，用以解决松散层分层和厚度分布，基岩风化层分布，以及节理带断裂带等问题。
有时也用于研究地下水水位分布，普查地下溶洞、人工洞室等。
在粘土不发育的地区，使用中低频大功率天线，探查深度可达20m-30m以上。
在地震地质研究中，地质雷达也用于研究隐伏活断层分布，效果很好。
地质雷达用于场地调查（中低频天线）地质雷达用于场地调查（中低频天线）松散层下的隐伏基岩形态回填土及金属掩埋物的场地调查（Geomodel公司）松散覆盖层下的隐伏基岩陷落柱隐伏岩溶洞穴1.2 考古探察考古考古是地质雷达应较早的领域，在国内外有很多成功的实例，如意大利罗马遗址考古、中国长江三峡库区考古等项目都应用了雷达技术。
利用雷达探测古建筑基础、地下洞室、金属物品等。
地质雷达现场考古探测古墓探测结果三维显示（美国Geomodel 公司）隐伏古渠道古建筑遗址考古1.3地下管网探测在现今城市改造中，有时也需要了解地下管网，如电力管线、热力管线、上下水管线、输气管线、通信电缆等，这对于地质雷达是很容易的。
目前地质雷达为地下管线探测发展了高分辨3D探测系统及软件，如PA THFINDER雷达、R I S-2K/S等雷达都可以胜任这类工作，不但可探测到水平位置分布，还可以确定其深度，得到三维分布图。
雷达管线现场探测 地下管线位置 1.4 工程质量检测工程检测近年应用来领域急速扩大，特别是在中国的重要工程项目中，质量检测广泛采用雷达技术。
地质雷达原理及应用 共174页
雷达的分辨率：
注意：雷达天线是宽频的，它有各种频率成分，因此用800兆天线达到2.1厘米的 分辨率是可能的！不要过分拘泥于理论细节，电磁波太复杂！
四、电磁波速度的确定
当有反射体存在时，雷达只记录电磁波走的时间。为了准确了解反射体的埋深，我们 必须知道电磁波在该介质中的传播速度。
确定电磁波速度有以下方法: 1. 使用标准速度 2. 通过已知深度的目标体进行校正 3. 双曲线拟合 4. 偏移处理 5. 共中心点探测 6. 实验室方法
GPR 工作方法 – 反射
• 雷达探测的95% 是用偶极反射模式
• 从原理上将，GPR 类似于声纳设备
• 发射机发射一 “列”电磁脉冲， 该脉冲在介质中传播
• 在地下介质的电特性有变化的地方 发生反射(即散射)
• 接收机拾取“背散射”信号，记录它 并将其显示在计算机屏幕中
GPR 方法 - 反射
Time [s]
当地下介质中的波速v为已知时，可根据精确测得的走 时t，由公式求得目标体的深度H。式中x值即收发距，在剖 面测量中是固定的；v值可用宽角法直接测量，也可以根据 近似计算公式计算：
c v
r
c为光速；
r 为地下介质的相对介电常数。
常见介质的 和' V
介质
水 空气 雪（湿） 石灰岩 土壤(干) 土壤（含水20%）
采集模式：测距轮（距离）：最常用方式，结果解释准确可靠 时间：当无法沿确定测线探测时，如果GPS信号有， 可以采用。 键盘（点测）：低频天线做深部探测采用，叠加可以很高
道：在地面上某一点采集的一个完整的波形 道间距/时间间隔：根据探测需要选取 天线中心频率：每个天线都有一个频率范围，它不是单频的
电磁波的频率分布（频谱）
地质雷达
32
4. 测量参数选择
测量参数选择合适与否关系到测量的效果。测量参数包括天 线中心频率、时窗、采样率、测点点距与发射、接收大线间 距。 (1)天线中心频率选择。天线中心频率选择需兼顾目的体深 度与目的体的尺寸，一般来说，在满足分辨率且场地条件又 许可时，应该尽量使用中心频率较低的天线; (2)时窗选择。时窗选择主要取决于最大探测深度h max(单位 m)与地层电磁波速度v(单位m/ns)。时窗w(ns)可由下式估算: w=1.3(2 h max/v) ;
工程物探专题----地质雷达
电磁波法探测技术—地质雷达
地质雷达法、探地雷达法 GPR（Ground-Penetrating-Radar）， Geo-radar, Geo Probing radar 是研究超高频短脉冲电磁波在地下介质中传播规 律的一门学科。正弦电磁波的传播特征是探地雷 达的理论基础。 是一种对下的或结构物内部不可见的目标体或分 界面进行定位或判别的电磁波探测技术
冰 金属 PVC材料
5-6
3-4 300 3.3
0.01-1
0.01 1010 1.34
0.13
0.16 0.017 0.16
0.01-1
0.01 108 0.14 12
工程与环境物探专题----地质雷达
二、雷达技术的研究及探测仪器的发展
利用雷达对空间目标的探测已发展成为一项成熟的技术，并被广 泛应用在各种军事及民用领域中。随着人类对自然界认识的逐步深化， 人们对地下世界的探知要求变得越来越迫切与深入。早在1904年德国 人就采用了电磁波探测地下的金属物体，到1956年，J.c.Cook 又提 出了应用无载频脉冲雷达探测地下目标。随着科学技术理论与应用实 践，瞬态无载频脉冲雷达技术得到了较快的发展，并在70年代中进入 了实际应用阶段。 我国从80年代中期开始进行探地雷达技术的研究和试验，最初用 于军事地雷的探测。经过十几年的研制攻关，在雷达硬件设备、信号 处理、目标成像等方面取得重大进展和突破，特别是成功地实现了对 地下目标的三维层析成像，大大提高了分辨率和清晰度，使探地雷达 在信号处理和成像技术方面进入了世界领先行列
地质雷达技术应用简介
THANKS
感谢观看
地下管线探测案例
总结词
地质雷达技术能够准确探测地下管线分布情况，为城市规划、施工和管线维护提供可靠依据。
详细描述
在地下管线探测中，地质雷达技术通过电磁波探测地下管线位置和埋深，能够快速获取管线分布的三 维信息。该技术广泛应用于城市地下管线普查、施工前探测以及管线维护等领域，提高了管线探测的 效率和准确性，降低了施工风险和维护成本。
地质雷达技术的发展历程
20世纪初
地质雷达技术的初步探索和研究 阶段，主要应用于军事和航空领
域。
20世纪中叶
随着电子技术和计算机技术的快速 发展，地质雷达技术逐渐应用于地 质勘探、考古、环境监测等领域。
20世纪末至今
随着高精度探测技术和数据处理技 术的发展，地质雷达技术在工程检 测、地下管线探测、隧道施工等领 域得到广泛应用。
考古探测案例
总结词
地质雷达技术能够准确探测地下文物分 布情况，为考古研究提供重要线索和依 据。
VS
详细描述
在考古探测中，地质雷达技术通过电磁波 探测地下文物位置和埋深，能够快速获取 文物分布的三维信息。该技术广泛应用于 考古调查、发掘和文物保护等领域，提高 了考古探测的效率和准确性，为人类历史 文化遗产的保护和研究提供了有力支持。
02
地质雷达技术的基本原理
电磁波传播原理
电磁波是一种物理现象，可以在 空间中传播，其传播速度等于光
速。
电磁波的传播不受介质影响，可 以在真空中传播，也可以在各种
介质中传播。
电磁波的传播方向与电场和磁场 的振动方向相互垂直，并且电场
和磁场相互关联。
地质雷达的探测原理
地质雷达通过向地下发射高频电磁波，并接收反射回来的电磁波进行探测。
地质雷达功能介绍
地质雷达功能介绍一前言地质雷达作为近十余年来发展起来的地球物理高新技术方法，以其分辨率高、定位准确、快速经济、灵活方便、剖面直观、实时图象显示等优点，备受广大工程技术人员的青睐。
地质雷达是一种用于研究材料介质分布的广谱电磁波技术，地质雷达方法作为一种新的非开挖无损检测技术,已经被列入“公路工程质量检验评定标准”(JTGF8011-2004)。
地质雷达在考古、市政建设、建筑、铁路、公路、水利、电力、采矿、航空等领域都有广泛应用。
地质雷达最早用于工程场地勘查：解决覆盖层厚度、松软层厚度及分布、基岩风化层界面及分布、基岩节理和断裂带、地下水分布、普查场地地下溶洞、空洞、塌陷区、地下人工洞室、地下排污巷道、地下排污管道及地下管线等；工程质量检测及病害诊断：国内外铁路公路等地下隧道、公路及城市道路路面、机场跑道、高切坡挡墙等重要工程项目的工程质量检测及病害诊断中，广泛采用雷达技术。
主要检测衬砌厚度、破损、裂隙、脱空、空洞、渗漏带、回填欠密实区、围岩扰动等，路面及跑道各层厚度、破损情况，混凝土构件中的空洞、裂隙及钢筋分布等，检测精度可达毫米级；地下埋设物与考古探察：考古是地质雷达应用较早的领域，探测古建筑基础、地下洞室、金属物品等，在城市改造中用雷达可探测地下埋设物，如电力管网、输水管道、排污管道、输汽管网、通讯管网等；隧道超前跟踪探测及预报：地质雷达可预测前方断层、溶洞、裂隙带、含水带等地质构造；地质雷达在矿井中的探测应用：我国煤矿及金属矿山很多，煤矿及金属矿山地质构造相当复杂，地质雷达已开始用于矿山井下，在矿井可用在掘进头前方超前探测及预测、巷道顶底板及两邦探测，主要用来探测断层、陷落柱、溶洞，裂隙带、采空区、含水带、煤厚、顶底板、瓦斯突出危险带、金属富矿带等。
二、应用实例1、环境应用广泛的适用于：垃圾掩埋场地选址、地下油罐场地选址、有毒性物品掩埋场地选址等专用场地选址及场地评估，液体物品泄漏探测，各种土方材质回填估算，地下未知埋藏物定位等领域。
地质雷达在地下探测中的应用研究
地质雷达在地下探测中的应用研究一、引言在当今的工程建设和地质研究领域，对地下情况的准确了解至关重要。
地质雷达作为一种高效、无损的探测技术，正逐渐成为地下探测的重要手段。
它凭借其独特的工作原理和优势，为我们揭开了地下世界的神秘面纱，在诸多领域发挥着重要作用。
二、地质雷达的工作原理地质雷达是一种利用高频电磁波来探测地下介质分布的地球物理方法。
其工作原理类似于雷达系统，通过向地下发射高频电磁波脉冲，这些电磁波在遇到不同介质的界面时会发生反射和折射。
接收天线接收到反射回来的电磁波信号，并将其转换成电信号进行处理和分析。
根据电磁波在地下传播的时间、幅度和波形等特征，可以推断地下介质的分布情况，如地层结构、岩石类型、空洞、含水区域等。
三、地质雷达的系统组成地质雷达系统通常由控制单元、发射天线、接收天线、数据采集单元和处理软件等部分组成。
控制单元负责整个系统的操作和参数设置，发射天线产生并向地下发射电磁波脉冲，接收天线接收反射回来的电磁波信号，数据采集单元将接收到的信号进行数字化采集，处理软件则对采集到的数据进行处理和分析，最终生成地下介质的图像或剖面图。
四、地质雷达在地下探测中的应用领域（一）工程地质勘察在道路、桥梁、隧道等工程建设中，地质雷达可以用于探测地下的基岩面深度、覆盖层厚度、软弱夹层分布等，为工程设计和施工提供重要的地质依据。
例如，在隧道建设前，通过地质雷达探测可以提前发现隧道前方的不良地质体，如溶洞、断层、破碎带等，从而采取相应的预防措施，保障施工安全。
（二）考古勘探在考古领域，地质雷达可以帮助考古学家了解地下遗址的分布和结构，无需进行大规模的挖掘。
它可以探测到地下的古墓、城墙、沟渠等遗迹，为考古发掘提供精确的位置和范围，减少对文物的破坏。
（三）矿产勘查在矿产勘查中，地质雷达可以用于探测地下矿体的分布、形态和规模，以及矿层的厚度和品位等信息。
此外，它还可以用于监测矿山开采过程中的地下变化，预防地质灾害的发生。
地质雷达技术应用简介
路面检测雷达
英国和意大利雷达
英国ERA公司SPRSCAN雷达
英国有两家雷达生产商，分别是ERA公司和SEARCHWELL公 司。目前对于他们产品的详情了解较少。
意大利IDS公司RIS-2K/MF雷达
意大利意锐（IDS）公司生产的RIS-2K/MF雷达（北京博 态克公司代理），多通道雷达。IDS公司具有多年国防及 卫星雷达经验，民用始于20年前，意大利电信在安装光纤 前需探测地下目标，提出了极其严格的要求，IDS公司为 此研制出RIS-2K/MF雷达系统。目前配置的天线的频率有 80、100、150、200、400、600、1200、1600MHz。
河床深度调查
河床断面
微波测量河水表面流速
河水流速分布
地质雷达用于矿石调查
地质雷达用于金属矿含量检测也是一个奇想。将高 频天线吊在传送带上方，传送带上物件、样品、矿石 从天线下边通过，反射强度的高低与金属含量有关。
金属矿化度分布
国内外地质雷达技术发展状况
地质雷达技术在欧美地区很受重视，每年都召开国际讨论会，2002年第9届地质 雷达国际讨论会于4 月 29 日到5 月2 日在美国加利福尼亚州的 Santa Barbara 召开。由 美 国 的 GSSI 公 司 、 瑞 典 的 MALA 公 司 、 加 拿 大 的 Sensors & Softward 公 司 以 及 Electrical & Computer Engineering 公司共同资助，由Santa Barbara大学承办。 2003年第10届地质雷达国际讨论在挪威召开。下列三张照片是第9届地质雷达国际讨 论会片段，讨论会期间几家公司展示了他们新近研发的雷达设备。
青岛22所LTD-3型探地雷达
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
隧道超前预报
电磁波透射CT
地质雷达通常是工作反射方式下，如果选用 发射与接收分离型的天线，就可以工作在透射方 式下，进行电磁波CT成像。跨孔天线、100MHz 加强形天线、低频杆式天线都可以这样使用。用 雷达记录电磁波的时程，包含了电磁波的走时和 振幅值，可以同时进行电磁波速与衰减成像。这 种方法对于探查断裂带、密集节理带、含水带、 金属含矿带、溶洞空洞都非常有效。下边是在金 川龙首矿的一个电磁波探测实例。
地下管网探测
工程质量检测
工程检测近年应用来领域急速扩大，特别是在 中国的重要工程项目中，质量检测广泛采用雷达技 术。铁路公路隧道衬砌、高速公路路面、机场跑道 等工程结构普遍采用地质雷达检测。用于检测衬砌 厚度、脱空和空洞、渗漏带、回填欠实、围岩扰动 等问题。检测厚度精度可达厘米级。
工程质量检测
寻找金属矿化带
隧道超前预报
随着西部大开发进程的加快，西部的公路、铁路、水 电等建设项目增多，大部分建设在高山峡谷地区，隧道工 程数量巨大。为保证隧道施工中的人员、设备安全，保证 工期和质量，节约经济投资，需要进行隧道地质超前预报。 目前的超前预报是采用地震、雷达探测与地质研究相结合 的办法。地震预报掌子面前100m左右， 地质雷达预报20-30m范围内。 目前阶段预报的准确率不等，很大程度上依赖于经验。下 边是公路隧道掌子面上地质雷达的探测预报纪录。
河床深度调查
河床断面
微波测量河水表面流速
河水流速分布
地质雷达用于矿石调查
地质雷达用于金属矿含量检测也是一个奇想。将高 频天线吊在传送带上方，传送带上物件、样品、矿石 从天线下边通过，反射强度的高低与金属含量有关。
金属矿化度分布
国内外地质雷达技术发展状况
地质雷达技术在欧美地区很受重视，每年都召开国际讨论会，2002年第9届地质 雷达国际讨论会于4月29日到5月2日在美国加利福尼亚州的Santa Barbara召开。由 美 国 的 GSSI 公 司 、 瑞 典 的 MALA 公 司 、 加 拿 大 的 Sensors & Softward 公 司 以 及 Electrical & Computer Engineering 公司共同资助，由Santa Barbara大学承办。 2003年第10届地质雷达国际讨论在挪威召开。下列三张照片是第9届地质雷达国际讨
地质雷达技术应用测中的地质雷达技术 3 岩溶勘察中的地质雷达技术
地质雷达的应用领域
地质雷达自上世纪70年代开始应用至今将近30年了， 其应用领域逐渐扩大，在考古、建筑、铁路、公路、 水利、电力、采矿、航空各领域都有重要的应用，解 决场地勘查、线路选择、工程质量检测、病害诊断、 超前预报、地质构造研究等问题。在工程地球物理领 域有多种探测方法，包括反射地震、地震CT、高密度 电法、地震面波和地质雷达等，其中地质雷达的分辨 率最高，而且图象直观，使用方便，所以很受工程界 信赖和欢迎。
工程场地勘察
地质雷达最早用于工程场地的勘查，包括重要工程 场地、铁路与公路路基，用以解决松散层分层和厚度 分布，基岩风化层分布，以及节理带断裂带等问题。 有时也用于研究地下水水位分布，普查地下溶洞、人 工洞室等。在粘土不发育的地区，使用中低频大功率 天线，探查深度可达20m-30m以上。在地震地质研究 中，地质雷达也用于研究隐伏活断层分布，效果很好。
电磁波透射CT图像
地表水资源调查
美国有一个将地质雷达用于水资源调查的例子。用雷达 调查河水的深度和流速，评估水资源。他的观测设计得很巧 妙。探测不用船，而是将雷达天线用钢索吊在河面上，横跨 河流断面移动，测量河床界面反射，确定河流断面水深度分 布。同时，使用10GHZ频率天线测量河面水流速度，计算河 水流量。用雷达测水深容易理解，用雷达测流速有些鲜为人 知。雷达测速与流速计的测量结果非常一致。该例说明只要 灵活运用，地质雷达的用途是无穷的。
论会片段，讨论会期间几家公司展示了他们新近研发的雷达设备。
美国的地质雷达技术发展近况
美 国 有 三 个 地 质 雷 达 厂 家 ， GSSI 是 规 模 较 大 的 一 家 ， 此 外 有 PLUS RODAR和PENETRADAR。GSSI公司及其产品GSSI公司成立于1970年 ，1990年加入OYO集团，推出SIR-10型雷达，销售了150套，1994年推 出SIR-2型雷达，4个月内销售25套。上世纪末本世纪初推出了SIR2000, 最近又推出SIR3000。
隧道衬砌检测
空隙
混凝土衬砌砌
混凝土与围岩界线 砂岩夹泥岩
40 空洞
90
140
cm
金属矿化带勘查
对于浅表的金属矿化带、断层蚀变带以及掌子面附 近的金属矿化带，可以用地质雷达探测。矿化带金属及 氧化物、硫化物富集，电磁性质差异明显，电磁波反射 清晰，可为找矿体供参考。以下是山东界诃金矿寻找断 裂蚀变带金矿的例子。
场地勘察
场地勘察图像
松散层下隐伏灰岩顶面
岩溶陷落洞
考古探察
考古考古是地 质雷达应较早的领 域，在国内外有很 多成功的实例，如 意大利罗马遗址考 古、中国长江三峡 库区考古等项目都 应用了雷达技术。 利用雷达探测古建 筑基础、地下洞室、 金属物品等。
古渠道与遗址
地下管网探测
在现今城市改造中，有时也需要了解地下管网，如电 力管线、热力管线、上下水管线、输气管线、通信电缆等， 这对于地质雷达是很容易的。目前地质雷达为地下管线探 测发展了高分辨3D探测系统及软件，如PATHFINDER雷 达、RIS-2K/S等雷达都可以胜任这类工作，不但可探测 到水平位置分布，还可以确定其深度，得到三维分布图。
美国西部联盟路面雷达公司
美国PLUS RODAR公司的PLUS RODAR Ⅴ型路用雷达，采用空气耦合 双及型天线，有250MHz，500MHz、1GHz、2GHz多种型号。同时可安装4个 不同频率的天线，测量速度可达110km/h。 WESTERN UNION
美国PENETRADAR公司
美国PENETRADAR公司创建于1974年，一直从事高精度路面雷达系统的设计开发， 该公司的IRIS/IRIS-L型路面雷达已作为美国路桥检测的工业标准。在中国有十 几家用户。