声波探测技术和地质雷达检测演示文稿
地质雷达技术讲解(课件)
数据处理 地震波却恰好相反；地质雷达的穿透深度比地震波要浅得
多。所以单一地移植、借鉴地震资料处理技术是不够的。 通常我们得到的雷达数据是原始数据，为了更容易的识别 目标体和得到更清晰的反射信号，还需要对雷达原始数据 进行进一步的后处理。这里以瑞典 MALA 公司的 Ground Vision采集处理软件为例，简要说明数据处理的过程。
隧道检测
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准备工作
初支或二衬壁上每5m做一标记（红点或红竖杠），每20m 做一里程标记（如DK123+880）；
搭设检测台架，可以以3-10km/h速度移动，台架上要能站 立2人且有护栏，站在台架上的人员要能触摸到拱顶和拱 腰位置；
配备了解现场情况的工程技术人员2人，司机1人，安全防 护人员1人，配合检测工人4人；
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地质雷达应用领域
市政设施及管线探测
铁路工程探测
公路探测
建筑结构、桥梁、隧道检测
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地质与环境探测 考古探测
军事安全探测
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隧道检测
隧道探测要解决的主要问题 隧道衬砌厚度检查 隧道内部结构物检查—钢筋、钢拱架等 隧道衬砌混凝土质量检查 隧道衬砌混凝土密实度检查 隧道衬砌防水板检查 隧道超前预报
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现场采集 7．安全要求： 测量拱顶和拱腰位置时，工作人员和天线都要用安全带或
绳索与周边物体进行固定，防止工人高空作业时发生危险 和天线滑落摔坏。 8．地面要求： 地面平坦，无杂物、无影响车辆通行的障碍物。
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衬砌检测报检单
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衬砌检测报检单
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2.检测原理及方法； 3.检测里程汇总； 4.问题缺陷汇总表； 5.结论及建议； 6.附表--检测厚度汇总表； 7.附图--厚度检测曲线图、雷达检测图像。
地质雷达的详细介绍优秀PPT
发展状况是：首先通过引进国外的雷达仪器，进行研究和应 用，然后开发拥有自主知识产权的自己的雷达产品。目前，国 内使用最多的雷达大多是美国GSSI公司生产的。国内有电子部 22所，航天部爱迪尔公司、骄鹏公司和中国矿大（北京）四家 单位相继推出了自己的雷达产品。
2021.10
中国矿业大学。地球探测与信息技术
地质雷达的详细介 绍
在隧道开挖、煤矿生产及地面工程建设中经常遇 到复杂的地质异常，给施工带来困难，尤其是穿过 老窑、软弱破碎带、岩溶区，或者煤与瓦斯突出的 危险区域，若事先未能探查清楚往往造成塌方、涌 水或煤与瓦斯突出等事故，影响安全生产。在地面 工程地质勘探中，要求实施大面积、高密度精查勘 探，这就对地质探测手段提出了高的要求。实践证 明，应用矿井地质雷达进行探测，简便快捷，机动 灵活，能较好而准确地提供资料，取得较好效果。
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2） 、多次覆盖法
由于介质对电磁波的吸收，来自深部界面的反射波发射—接收天线在同一测线上进行里复测量，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。
3.1 测量方式
探地雷达的野外工作，必须根据探测对象的状况及所处的 地质环境并选择合适的测量参数，才能保证雷达记录的质量。
1）、剖面法 2）、多次覆盖 3）、宽角法
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1）、剖面法
剖面法是发射天线(T)和接收天线(R)以固定间距沿测线同步 移动的一种测量方式，当发射天线与接收天线间距为零，亦 即发射天线与接收天线合二为一时称为单天线形式，反之称 为双天线形式。剖面法的测量结果可以用探地雷达时间剖面 图来表示。该图像的横坐标记录了天线在地表的位置；纵坐 标为反射波双程定时，表示雷达脉冲从发射天线出发经地下 界面反射回到接收天线所需的时间。这种记录能准确反映测 线下方地下各反射界面的形态。
声波探测技术和地质雷达检测
sin VP0
P2
VP2
精品课件
2、声波的传播规律
考虑垂直入射，θ1 =0 则S1=S2=0
反射系数： nP1 2V2 1V1 P0 2V2 1V1
透射系数： TP2 21V1 P0 2V2 1V1
波阻抗：介质密度
P0
与波速之积。
声波反射条件：
界面上下介质的波阻抗 之差；波阻抗差越大， 反射越强；
精品课件
2、声波的传播规律
二、声波的反射、透射和折射来自斯奈尔定律： sin1sin2sirn 1sirn 2
VP1 VP2 Vs1 Vs2
S1
P0
γ1
P1
θ
θ1
精品课件
γ2 θ2 P2
S2
2、声波的传播规律
二、声波的反射、透射和折射
入射角和折射角的关系
sin VP1 sin 2 VP2
P0
临界角
问题：波阻抗差为零时，如何？精品课件
波阻抗
S1
γ1 θ1
P1
1 V1
2 V2
γ2 θ2 P2
S2
3、声波探测技术
1 声波的利用：波速、振幅、频率、波形等；目前利 用最多的是波速，特别是纵波波速。
2 弹性参数：
Vp
2G
E(1) (1)1(2)
Vs
G
E
2(1)
V R0 .81 7 1 .122 (1 E )0 .81 7 1 .12 V s
精品课件
3、声波探测技术
影响岩体（石）波速的主要因素：
(1)岩石越致密，岩体声速越高。波速公式中，波速与
密度成反比，但密度增高，弹性模量将有大幅度的增高， 因而波速也将越高。
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。
6-岩体声波探测技术
幻灯片18 岩体声波探测技术（sonic method）幻灯片28.1.1 岩体声波探测技术简介●定义：是指以人工的方法，向介质辐射声波，并观测声波在介质中传播的特性，利用介质的物理性质与声波传播速度等参数之间的关系，探测岩体的地质构造、物理和力学性质●声波是指频率在20~20000Hz范围内的振动波●低于20Hz为次声波，高于20000Hz为超声波●属于弹性波勘探●超声波探测—频率高、波长短，分辨高，探测范围小●地震波探测—频率低(<500Hz)、分辨低，探测范围大●声波探测—处于两者之间幻灯片38.1.2 岩体声波探测技术在工程中的作用1.工程岩体进行分类、分级2. 评价工程围岩的稳定性包括围岩松弛带范围的测定和围岩稳定性的定期观测3.确定地质剖面、风化层厚度配合进行工程地质勘探钻孔4. 岩石和岩体的物理力学性质的测定和估算如动弹性模量、泊松比等5. 岩体中存在缺陷如构造断裂、岩溶洞穴的位置、规模，张开裂隙的延伸方向和长度的探测6. 工程施工及加固措施效果的检查如爆破、喷锚支护、补强灌浆的质检幻灯片4岩体声波探测技术优点● 1.给出定量指标●以弹性动力学基础，声波引起的介质质点运动与介质的力学特性关系比较密切，对于解决工程地质评价，尤其是岩体稳定评价问题，能给出定量指标● 2.测试技术简单易行●具有简便、快速、经济、便于重复测试、对测试的岩体(岩石)无破坏作用等优点●测试成果易得到推广应用，为工程设计和施工得到全面而可靠的数据和资料幻灯片58.2 声波探测基础●声波就是在弹性介质中传播的、载有岩体各种信息的弹性波●本节介绍声波的物理特征、传播特性、波衰减和声场等有关弹性波的基础知识幻灯片68.2.1 岩体中的弹性波●无限介质中的波●纵波、横波●半无限介质中的波●瑞利波、勒夫波●岩体存在着一个自由面或在两种岩体之间存在着交界面时，除纵波和横波外，还能产生表面波●有限体的介质中的波●杆中波速●板中波速幻灯片71. 无限介质中的波无限介质中的波存在两种波：纵波，横波A. 纵波质点振动方与波传播方向相平行纵波波速B. 横波质点振动方与波传播方向相垂直横波波速C. 纵波速度Vp和横波速度VS关系对于大多数岩石μ=0.25，则幻灯片82.半无限介质的波●岩体存在着一个自由面将产生表面波：瑞利波●瑞利波特点A、瑞利波传播速度 vR：小于岩体内的纵波和横波的速度，由下列方程决定可用下面公式近似表示幻灯片9瑞利波特点1B. 质点运动轨迹在岩体表面，质点运动轨迹为长轴垂直于表面的椭圆，其长轴与短轴之比为1.468（m=0.25）随面波逐渐深入岩体内部，其长轴与短轴越来越接近，最后成为长轴平行于表面的椭圆C. 能量和衰减规律（1）面波的能量主要分布在表面附近，集中在1个波长的深度内（2）随着距离表面深度增加，强度衰减很快（3）与表面平行的方向，能量衰减比纵、横波慢幻灯片10瑞利波特征例子●表面震源辐射出的能量为100，则沿着表面的方向上纵波、横波和面波所占的能量比例为：纵波7%，横波26%，面波67%●表面波的能量随表面距离增加衰减的较慢，而且在能量分配上又占一半以上，故在岩体的表面上的面波是最强的优势波●在声波探测技术中，专门利用面波进行探测，称为表面波法幻灯片113.有限介质的波—杆中的纵波●在岩性相同的岩样中，有限体的形状不同，其纵波速度不同● A. 杆中的纵波如果细长圆柱形岩石试块的直径d小于波长λ的1／10时，可视为杆，其纵波波速Vpg 为幻灯片123.有限介质的波—板中的纵波B. 板中的纵波当岩石试块在X、Y方向上的尺寸远远大于Z方向的尺寸，而且Z方向的尺寸(即厚度h)比波长小很多时(h<λ/10)，可视为板状体。
地质雷达课件(内部参考)
第一讲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80年代中期开始应用至今将近20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、地质构造等问题。
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PATHFINDER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。
雷达考古雷达探测管道1.3 工程质量检测工程检测近年应用领域急速扩大，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。
声波探测技术和地质雷达检测
4.方法原理
地质雷达由发射部分和接收部分组成。发射部分由产生高频脉
贯穿裂隙的探测
5、声波探测技术应用的应用 3 结构工程： 4）深孔法混凝土裂缝检测
37
地质雷达检测
1.什么是雷达
RAdio Detection And Ranging
（无线电探向和测距）
利用电磁波探测目标的电子设备。发射电磁波 对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电 磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方 位、高度等信息。
绕射波
剖面法
4、声波探测仪器设备和使用
测试地点的选择 指定区域、代表性地段，减少工作量 对测孔的要求 测量和记录孔的位置和相关信息 表面的处理
耦合剂
换能器和被测表面良好接触 探测频率的选择：20KHz
5、声波探测技术应用的应用 地质、岩土、结构工程
1 地质工程：
1）围岩松弛带的测试
5、声波探测技术应用的应用
t 4z x
4．岩石和岩体的物理力学性质的测定。如动弹性模量、泊松比 等；
5．岩体中存在缺陷，如构造断裂、岩溶洞穴的位置、规模，张 开裂缝的延伸方向和长度的探测； 6．工程岩体施工及加固措施效果的检测，如爆破、喷锚支护、 注浆的质量检查。
2、声波的传播规律 二、声波的反射、透射和折射
斯奈尔定律： sin 1 sin 2 sin r1 sin r2 VP1 VP 2 Vs1 Vs 2 S1 P0 θ γ1 θ1 P1
地质雷达PPT课件
地质雷达PPT课件contents •地质雷达基本原理•地质雷达探测方法•数据采集与处理•地质雷达在工程中的应用•地质雷达案例分析•地质雷达发展趋势与展望目录01地质雷达基本原理电磁波传播特性电磁波在介质中传播速度电磁波在不同介质中传播速度不同，其速度取决于介质的电磁特性。
电磁波衰减随着传播距离的增加，电磁波能量逐渐衰减，衰减程度与介质特性和频率有关。
电磁波的反射和折射当电磁波遇到不同介质的分界面时，会发生反射和折射现象，遵循斯涅尔定律。
地质雷达工作原理发射电磁波01接收反射波02信号处理与成像03发射系统接收系统控制系统数据处理与成像系统系统组成及功能02地质雷达探测方法测线布置天线频率选择数据采集与处理030201井中雷达系统采用专门设计的井中雷达系统，包括井下雷达主机、天线、电缆等。
测点布置与数据采集在井壁不同深度处布置测点，进行雷达数据采集。
数据处理与成像对采集的数据进行处理，提取井壁及周围地层的反射信号，并进行成像。
隧道超前预报法隧道掌子面前方预报数据处理与解译预报结果输出03数据采集与处理数据采集参数设置采样率设置天线频率选择确保采样率足够高，以捕获雷达波形的细节信息，通常建议采样率至少为天线频率的时窗设置消除直流偏移和低频背景噪声，提高数据质量。
背景去除应用带通滤波器，去除高频噪声和低频干扰，增强目标反射信号。
带通滤波根据信号强度动态调整增益，以平衡不同深度和不同反射体的信号幅度。
增益控制数据预处理与滤波1 2 3雷达图像生成地层解释异常识别图像生成与解释04地质雷达在工程中的应用地质构造解析岩土层划分不良地质现象识别混凝土质量检测钢筋分布与保护层厚度检测路基路面质量检测边坡稳定性监测隧道安全监测地下管线安全监测利用地质雷达对边坡内部的结构和变形进行实时监测，预警潜在滑坡风险。
05地质雷达案例分析介绍隧道的地理位置、设计参数、施工方法等背景信息。
工程背景地质条件超前预报方案预报结果分析分析隧道所处区域的地质构造、地层岩性、水文地质等条件。
第三章第五节探地雷达技术ppt课件
第三章第五节探地雷达技术ppt 课件•探地雷达技术概述•探地雷达系统组成•探地雷达数据处理与解释•探地雷达在不同领域中的应用实例目•探地雷达技术发展趋势与挑战•总结回顾与拓展思考录探地雷达技术概述01CATALOGUE定义与发展历程定义探地雷达（Ground Penetrating Radar，GPR）是一种利用高频电磁波在地下介质中传播并反射回来的特性，对地下目标体进行探测和成像的无损检测技术。
发展历程自20世纪70年代初期，探地雷达开始被应用于地质勘探、考古、环境工程等领域。
随着计算机技术和信号处理技术的不断发展，探地雷达的分辨率和探测深度不断提高，应用领域也不断扩展。
原理及工作方式原理探地雷达通过发射高频电磁波，当电磁波遇到不同电性的地下介质界面时，会发生反射和折射。
接收天线接收反射回来的电磁波信号，并通过信号处理技术对信号进行处理和成像，从而得到地下目标体的位置和形态信息。
工作方式探地雷达可以采用不同的工作频率、天线类型和扫描方式等参数设置，以适应不同的探测需求和地下环境。
常见的工作方式包括剖面扫描、三维成像、实时监测等。
应用领域与意义应用领域探地雷达广泛应用于地质勘探、考古、环境工程、建筑工程、军事等领域。
例如，在地质勘探中，可以用于探测矿藏、油气藏等；在考古中，可以用于探测古墓、遗址等；在环境工程中，可以用于探测污染物分布、土壤层结构等。
意义探地雷达作为一种无损检测技术，具有非破坏性、高分辨率、高效率等优点。
它可以提供丰富的地下信息，为相关领域的研究和决策提供有力支持。
同时，随着技术的不断发展，探地雷达的应用前景将更加广阔。
探地雷达系统组成02CATALOGUE发射机与接收机设计发射机产生高频电磁波，通常采用脉冲体制或连续波体制。
脉冲体制具有高峰值功率、宽频带等特点，适用于浅层高分辨率探测；连续波体制则具有低功耗、易于实现等优点，适用于深层探测。
接收机接收来自地下的反射信号，并进行放大、滤波等处理。
地质雷达介绍PPT
衰减系数β（dB/m)
0 0.1 1000 0.01 0.03-0.3 0.4-1 1-100
粉砂
粘土 花岗岩 岩盐
5-30
5-40 4-6 5-6
1-100
2-1000 0.01-1 0.01-1
0.07
0.06 0.13 0.13
1-100
1-300 0.01-1 0.01-1
冰
金属 PVC材料
TX EX GTX GRX 2 g e 4 r Q 10 log 3 2 4 64 f r
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
24
ZOND12-E型 地质雷达及天线
工程物探专题----地质雷达
三、野外数据采集
1. 主要技术参数
1.1 雷达方程
26
探测距离与探距方程 系统增益：
PMin Qs 10 log P S
最小可探测的信号功率
输入到发射天线的功率
雷达系统从发射到接收过程中的功率损耗Q可 由雷达探距方程来描述。
探地雷达虽然与探空雷达一样利用高频电磁波束的反射 来探侧目标体，但是探地雷达探测的是在地下有耗介质 中的目的体，因此形成了其独特的发射波形与天线设计 特点。
据已发表的资料．探地雷达使用的发射波形有调幅脉冲波、调频 脉冲波、连续波等；使用的天线有对称振子天线、非对称振子天 线、螺旋天线、喇叭天线等。脉冲时域探地雷达输出功率大，能 实时监测测量结果，设备可做成便携式等优点，在商用地面探地 雷达中，已得到广泛应用。
v
声波探测技术和地质雷达检测讲课文档
第36页，共111页。
5、声波探测技术应用的应用 3 结构工程： 4）深孔法混凝土裂缝检测
第37页，共111页。
地质雷达检测
第38页，共111页。
1.什么是雷达
RAdio Detection And Ranging
（无线电探向和测距）
利用电磁波探测目标的电子设备。发射电磁波对目标进 行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离 、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。
第22页，共111页。
5、声波探测技术应用的应用 1 地质工程： 2）评价完整性程度，估算岩体强度。
据完整性系数进行岩体质量分级
Cm>0.75 完整性好
0.75>Cm>0.45 完整性较好
Cm<0.45 完整性差
工程岩体分级标准 GB50218-94 公路隧道围岩分类规范(JTJ026—090)
最大探测距离达500m，
有效探测距离150m，
最高分辨率1m。
TSP系列隧洞地震探测仪超前探测原理示意图
第29页，共111页。
5、声波探测技术应用的应用 3 结构工程： 1）混凝土厚度检测
经验公式 h kvpt
第30页，共111页。
5、声波探测技术应用的应用 3 结构工程： 1）表面低速层厚度的检测
雷达最初是用于军事目的， 探测空中目标体
第39页，共111页。
防空雷达 大型预警机雷达
第40页，共111页。
2.什么是地质雷达
地质雷达（Ground Penetrating Radar简称GPR）又称探 地雷达，透地雷达，是用频率介于106-109Hz的无线电波来 确定地下介质分布的一种电磁波法探测技术方法。
地质雷达测量技术
地质雷达测量技术内容提要：本文在简述地质雷达基本原理的基础上，介绍了地质雷达检测隧道衬砌质量的工作方法，通过理论分析、实际资料计算、实测效果等方面说明采用地质雷达技术检测隧道衬砌质量的必要性和可靠性。
关键词：地质雷达测量技术1 前言地质雷达（Geological Radar）又称探地雷达（Ground Penetrating Radar），是一项基于不破坏受检母体而获得各项检测数据的检测方法，在我国已在数百项工程中得到了应用，并取得了显著成效。
同时，随着交通、水利、市政建设工程等基础设施的大力发展，以及国家对工程质量的日益重视，工程实施过程中仍急需用物理勘探的手段解决大量的地质难题，因此，地质雷达极其探测技术市场前景十分广阔。
地质雷达作为一项先进技术，具有以下四个显著特点：具有非破坏性；抗电磁干扰能力强；采用便携微机控制，图象直观；工作周期短，快速高效。
它不仅用于管线探测，还可用于工程建筑，地质灾害，隧道探测，不同地层划分，材料，公路工程质量的无损检测，考古等等。
2 地质雷达技术原理地质雷达是运用瞬态电磁波的基本原理，通过宽带时域发射天线向地下发射高频窄脉冲电磁波，波在地下传播过程中遇到不同电性介质界面时产生反射，由接收天线接收介质反射的回波信息，再由计算机将收到的数字信号进行分析计算和成像处理，即可识别不同层面反射体的空间形态和介质特性，并精确标定物体的深度（图1）。
图1 地质雷达检测原理图3 雷达的使用特性3.1无损、连续探测，不破坏原有母体，避免了后期修补工作，可节约大量的时间和费用。
3.2 操作简便，使用者经过2－3天培训就能掌握。
探测时，主机显示器实时成像，操作人员可直接从屏幕上判读探测结果，现场打印成图，为及时掌握施工质量提供资料，提高了检测速度和科学水平。
并且通过数据分析，还可以了解道路的结构情况，发现道路路基的变化和隐性灾害，使日常管理和维护更加简单。
3.3 测量精度高，测试速度快。
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3、声波探测技术
影响岩体（石）波速的主要因素：
(1)岩石越致密，岩体声速越高。波速公式中，波速与
密度成反比，但密度增高，弹性模量将有大幅度的增高， 因而波速也将越高。
(2)结构面的存在，使得声速降低。并使声波在岩 体中传播时存在各向异性。垂直结构面方向声速低， 平行于结构面方向声速高。
3、声波探测技术 影响岩体（石）波速的主要因素：
测试方法
声波探测可分为主动测试和被动测试两种工作 方法。
主动测试：
指所利用的声波由声波仪的发射系统或槌击、爆 炸方式产生。主动测试包括波速测定，振幅衰减测定 和频率测定，其中最常用的是波速测定。
被动测试：
被动测试的声波则是岩体遭受自然界的或其它的作 用力时，在变形或破坏过程中由它本身发出的。
应用
(4)岩体风化程度大，破碎，裂隙发育，则声速低。
(5) 应力的关系：压应力方向上声波速度高。
(6)孔隙率n大，则波速低；密度高、单轴抗压强度大的岩 体波速高。
4、声波探测仪器设备和使用
岩体声波探测是声波发射、传播及接受显示的过程。 声波仪是声波探测使用的仪器。声波仪有多种型号，主动 测试的仪器一般都由发射系统和接收系统两大部分组成。其中 发射系统包括发射机和发射换能器，接收系统包括接收机和接 收换能器。
P0
P2
2、声波的传播规律
考虑垂直入射，θ1 =0 则S1=S2=0
反射系数： nP1 2V2 1V1 P0 2V2 1V1
透射系数： TP2 21V1 P0 2V2 1V1
波阻抗：介质密度
P0
与波速之积。
声波反射条件：
界面上下介质的波阻抗 之差；波阻抗差越大， 反射越强；
问题：波阻抗差为零时，如何？
4、声波探测仪器设备和使用
电声换能器的工作原理
换能器种类繁多，性能各异。声波探 测使用的是电声换能器，它是声波仪的重 要组成部分。
发射换能器：可以将发射机送来的
电能转换为弹性振动形式的机械能， 从而产生声波和超声波。
接收换能器：将接受到的岩体中
的弹性波转换为电能，然后输送给 接收机。
4、声波探测仪器设备和使用
1．利用声波参数结合地质因素，对工程岩体进行分类、分级；
2．利用声波探测技术评价地下工程围岩的稳定性，包括围岩松 弛带范围的测定和围岩稳定性的定期观测；
3．利用声波探测技术，进行工程地质勘探钻孔及孔间地质剖面 分层，确定风化层厚度，为设计开挖及处理提供依据； 4．岩石和岩体的物理力学性质的测定。如动弹性模量、泊松比 等； 5．岩体中存在缺陷，如构造断裂、岩溶洞穴的位置、规模，张 开裂缝的延伸方向和长度的探测； 6．工程岩体施工及加固措施效果的检测，如爆破、喷锚支护、 注浆的质量检查。
声波探测技术和地质雷达检测演示文稿
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1、概述
弹性波：
振动在弹性介质中的传播，形成了弹性波 声波是弹性波的一种
声波的概念（20－20000HZ ）
波动是物质运动的一种形式，声波是波动中机械波的一种， 是介质中振动的质点，将振动的能量传递给给周围的质点，引起 周围质点的振动，从而以波动的形式将声能向外传播。
Cm<0.45 完整性差
工程岩体分级标准 GB50218-94 公路隧道围岩分类规范(JTJ026—090)
5、声波探测技术应用的应用 1 地质工程： 3）岩体力学参数测定
声波探测的应用依据：
目前所用的声波测试方法，以测量声波在介质中传播的时间 和在介质中传播一定距离后脉冲（或振幅）的衰减值为依据.
1、概述
声波探测技术： 声波探测技术是一种岩石（体）测试技术。用声 波仪测试声源激发的弹性波在岩体(岩石)中的传 播情况，借以研究岩体(岩石)的物理性质和构造 特征的方法，称为声波探测。
根据发射和接收换能器之间 的距离l，及声波在岩体中的旅行 时间t ，即可由下式计算被测岩 体的波速V
4、声波探测仪器设备和使用
中国中铁西南科学研究院有限公司是我国从事岩体声波 探测技术研究的发起单位之一，从1973Байду номын сангаас引进第一代声波仪 起，先后开发、研制了五代声波探测仪。
4、声波探测仪器设备和使用
换能器和被测表面良好接触 探测频率的选择：20KHz
5、声波探测技术应用的应用 地质、岩土、结构工程
1 地质工程：
1）围岩松弛带的测试
5、声波探测技术应用的应用
5、声波探测技术应用的应用 1 地质工程： 2）评价完整性程度，估算岩体强度。
据完整性系数进行岩体质量分级
Cm>0.75 完整性好
0.75>Cm>0.45 完整性较好
2、声波的传播规律
二、声波的反射、透射和折射
斯奈尔定律： sin1sin2sirn 1sirn2
VP1 VP2 Vs1 Vs2
P0
γ1
θ
θ1
S1 P1
γ2 θ2 P2
S2
2、声波的传播规律
二、声波的反射、透射和折射
入射角和折射角的关系
sin VP1 sin 2 VP2
临界角
sin VP0 VP2
波阻抗
S1
γ1
P1
θ1
1 V1
γ2 θ2
S2
2 V2
P2
3、声波探测技术
1 声波的利用：波速、振幅、频率、波形等；目前利 用最多的是波速，特别是纵波波速。
2 弹性参数：
Vp
2G
E(1) (1)1(2)
Vs
G
E
2(1)
0 .8 7 1 .12 E 0 .8 7 1 .12 V R 1 2 (1 ) 1 V s
换能器的布置方法：
穿透法 室内实验（非同一平面） 现场测试 岩体表面透射直达波 孔间岩体透射直达波
4、声波探测仪器设备和使用
反射法（同一岩面）
绕射波 剖面法
4、声波探测仪器设备和使用
测试方法的确定：
测试地点的选择 指定区域、代表性地段，减少工作量
对测孔的要求 测量和记录孔的位置和相关信息
表面的处理 耦合剂
特点 声波探测技术属于无损检测的方法，因此具有其 他破坏性实验没有的优点。
1、概述
声波探测技术和地震勘探一样，也是利用岩石弹性的物 探方法，而且都以弹性理论作为本方法的理论基础。 区别：
声波探测所利用的是频率大大高于地震波的声波或超声 波，其频率一般为一千赫兹至几兆赫兹。
与地震勘探相比，由于声波的频率高、波长短、受岩石 的吸收和散射比较严重，因此声波探测对岩体的了解较为细 致而探测范围较小，但具有简便、快速、经济、便于重复测 试、对测试的岩体(岩石)无破坏作用等优点。所以声波探测 已成为工程与环境检测中不可缺少的手段之一。