地质雷达技术应用要点
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
探地雷达在探测岩溶方面的应用
探地雷达在探测岩溶方面的应用地质雷达能够利用高频电波、脉冲技术对地下介质进行有效的探测。
由于我国各个地区地层分布存在一定的差异性，且岩溶地区分布广泛具有极大的不确定性，盲目的工程开展会威胁工作人员的生命安全和生产损失。
探地雷达作为地下异常情况的探测手段之一，在岩溶地区探测中有着重要的作用。
文章对探地雷达的工作原理进行了分析，并结合工程实例进行了分析，以对探地雷达在岩溶探测方面的应用进行论述。
标签：探地雷达；岩溶地区；技术应用一、地质雷达工作原理地质雷达是应用高频脉冲电磁波探测隐蔽介质的分布，向被測物发射高频宽带短脉冲电磁波，当电磁波遇到不同介电特性的介质就会有部分返回，接收反射波并记录反射的时间。
根据接收到波的旅行时间（双程走时）、幅度频率与波形变化资料，可以推断介质内部结构以及目标体的深度、形状等特征参数（图1）。
脉冲波走时：式中：x值在剖面探测中是固定的，v值（mns-1）可以利用现成数据或测定获得，由上式可得目标体的深度值Z（m）。
当发射和接收天线沿物体表面逐点同步移动时，就能得到其内部介质剖面图像。
图2是地质雷达检测混凝土质量的原理和记录示意图。
记录图像中呈弧状的同相轴为混凝土缺陷对电磁波的反射所引起。
地质雷达基本参数如下：（1）电磁脉冲波旅行时间式中：Z—勘查目标体的埋深；x—发射、接收天线的距离（式中因Z>x，故x可忽略）；V—电磁波在介质中的传播速度。
（2）电磁波在介质中的传播速度式中：C—电磁波在真空中的传播速度（0.29979m/ns）；—介质的相对介电常数，—介质的相对磁导率（一般）（3）电磁波的反射系数电磁波在介质传播过程中，当遇到相对介电常数明显变化的地质现象时，电磁波将产生反射及透射现象，其反射和透射能量的分配主要与异常变化界面的电磁波反射系数有关：式中：r —界面电磁波反射系数；—第一层介质的相对介电常数；—第二层介质的相对介电常数。
二、实例分析2.1 工程概况某单位拟在河堤旁新建一条城市道路，因该地区为岩溶发育地区，且临近河流，溶蚀作用较强，地质情况复杂。
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。
地质雷达的工作原理及应用
地质雷达的工作原理及应用常 铮摘 要:对地质雷达探测技术进行了介绍,分析了地质雷达探测的工作原理,从工程场地勘察、工程质量检测考古探测、隧道超前探测、矿井等方面对地质雷达的应用进行了深入探讨,以推广地质雷达的应用。
关键词:地质雷达,工作原理,工程探测中图分类号:TU412文献标识码:A 地质雷达探测是一种先进的测试技术,是近十余年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、实时图像显示等优点,备受广大工程技术人员的青睐。
现已成功地应用于岩土工程勘察、工程质量无损检测、水文地质调查、矿产资源研究、生态环境检测、城市地下管网普查、文物及考古探测等众多领域,取得了显著的探测效果和社会经济效益,并在工程实践中不断完善和提高,必将在今后的工程探测领域发挥着愈来愈重要的作用。
因此,对广大工程技术人员来说,了解和学习地质雷达的原理及应用是非常必要的。
1 工作原理地质雷达探测的工作原理,简单地说是通过特定仪器向地下发送脉冲形式的高频、甚高频电磁波。
电磁波在介质中传播,当遇到存在电性差异的地下目标体,如空洞、分界面等时,电磁波便发生反射,返回到地面时由接收天线所接收。
在对接收天线接收到的雷达波进行处理和分析的基础上,根据接收到的雷达波形、强度、双程时间等参数便可推断地下目标体的空间位置、结构、电性及几何形态,从而达到对地下隐蔽目标物的探测(如图1所示)。
这是一种非破坏性的探测技术,可以安全地用于城市建设中的工程场地,并具有较高的探测精度和分辨率。
图1中T 为发射天线,R 为接收天线,电磁波在地下介质中遇到目标体和基岩时发生反射,信号返回地面由天线R 接收并记录,通过主机的回放处理,就可以得到雷达记录的回波曲线(如图2所示)。
图2中横坐标的单位为m ,横轴代表地表面的探测距离,在地表面均匀打点可以得到相应点位的地下介质分布情况;纵坐标代表的是电磁波从发射到遇见地下目标体或基岩时反射回地面并被仪器接收所需要的时间。
地质雷达原理及应用
振幅
时间窗 Δt
[t]
[t]
原始信号 采集后复制的信号
时间窗 = 样点数 * Δt
1
Δt
采样周期
采样频率 =
Δt
为什么雷达不是实时采样?
周期
1
重复采样原理（取样示波） 2
3
发射机发射的信号 4
5
6
脉冲重复频率！
7
8
1
2
3
接收机接收的信号 4
5
6
每一个采样周期，发射机都发射一个完整的
7
脉冲信号，接收机记录其中一个点的信号
1、垂直分辨率 我们将探地雷达剖面中能够区分一个以上反射界面的能力称为垂直
分辨率。
水平分辨率随深度的增加而降低
例: 800MHz 天线,介质速度 100m/us -> λc = 12.5cm δr = 3cm 在深度 10cm时 δl = 8cm 在深度 50cm 时δl = 18cm 在深度 100cm时 δl = 25cm
电磁波的传播路径
发射机
土壤 (εr,σ)
X 空气波
接收机
地下直达波 D
反射波
目标物
实际雷达图像的直达波
直达波 反射目标体 杂波
单道波形
叠加次数：叠加是通过平均来提高信噪比，噪声水平是叠加次数 平方根的倒数。 两种叠加方式：样点叠加（在点测时使用），优点是采集 时天线不动，效果好；道叠加（时间和距离采集时使用） 优点是方便。
t2
4H 2 v2
x2 v2
图1 地质雷达探测原理示意图
t
4z2 x2 v
图中T为发射天线, R为接收天线, 两者间距为X, H 为反射点的埋深。波从T出发, 按几何光学原理经。
地质雷达技术在公路隧道质量检测中的应用
地质雷达技术在公路隧道质量检测中的应用摘要：目前公路隧道工程中，常常出现衬砌背后空洞、衬砌厚度不足等质量缺陷。
本论述以某公路隧道建设工程为例，通过对隧道部分段落的隧道衬砌进行地质雷达无损检测，波形图数据处理分析，及时发现隧道施工过程中容易出现的质量缺陷，加强隧道施工过程质量管控，为后续施工提供数据支撑，达到消除隧道质量隐患和提升隧道施工质量的目标。
关键词：地质雷达；衬砌；无损检测；电磁波1.地质雷达检测原理及应用条件地质雷达检测的基本原理是采用电磁波探测技术，利用电磁波在不同介质中传播所产生的反射现象和数据差异来分析具体的地质情况，如图1所示。
从原理上讲，地质雷达类似于声纳设备，发射机发射脉冲电磁波讯号，该电磁波讯号在岩层、土壤等介质中传播，在传播过程中遇到与所检测的岩层、土壤等不同介质的物体时会发生反射，接收机拾取所反射的信号，记录它并在相配套的计算机软件中显示为不规律的波形图像，根据所显示的波形图像可判断地下物体的位置和距离，用于检测各种地下构筑物。
图1 地质雷达工作原理地质雷达发射电磁波所造成的反射是由电磁波传播介质中电阻抗的变化产生的，在地质雷达频率范围内，地下介质的电阻抗变化主要由相对介电常数的变化决定，反射系数R如式1所示：式中：e1、e2分别为相对介电常数。
由式1可以看出，信号反射的强弱主要取决于不同介质的相对介电常数差值，差值越大，信号反射越明显。
在隧道检测中，一般检测的介质主要由围岩、混凝土、空气、水构成，有关介质的介电常数值见表1所列。
表1 不同介质的相对介电常数2.隧道质量检测应用实例2.1 工程概况该隧道分离式设计，间距约30 m。
右线进口桩号为K119+730，出口桩号为K120+685，全长955 m；均属中隧道。
隧址区属构造剥蚀中低山地貌单元，山体形态多浑圆状，山脊较宽，洞室埋深较大，岩性主要为中风化板岩，岩体节理裂隙较发育，岩体较破碎，稳定性较差，顶部无支护可能会发生掉块、坍塌现象，施工时洞室会有渗水、滴水现象。
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。
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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
公路工程检测中地质雷达检测技术的应用
公路工程检测中地质雷达检测技术的应用摘要：公路工程的质量直接影响其运营过程的稳定性，对于交通出行的安全性至关重要。
为了提高公路工程质量，加强质量检测十分必要，其中地质雷达检测技术能够在不损害公路的基础上，完成高效高质量的检测工作。
对此，本文分别从应用流程和具体应用两方面研究了公路工程检测中地质雷达检测技术的应用，希望有所帮助。
关键词：公路；工程检测；地质雷达检测技术引言：地质雷达检测技术是目前常用的公路工程检测技术，由于其检测过程的合理性和科学性，使其能够得出更为精确的检测结果。
该技术在应用过程中主要运用了电磁波脉冲反射原理，能够结合现代技术对公路进行无伤害、高质量检测，降低检测成本，保证运行安全。
1.公路工程检测中地质雷达检测技术应用流程1.前期判断在公路工程检测工作中，应用地质雷达检测技术首先需要技术人员对公路的质量作基本的前期判断，其中主要包括几个重点方面。
首先，技术人员需要对公路的地质情况加以判断，对其中的断板及裂缝问题加强判断。
其次，要对公路工程的路面情况加以检测，对其破损程度以及能否保证车辆的正常通行加以判断。
另外，还需要对公路的地板是否存在脱空等质量问题加以判断。
这些前期判断是决定地质雷达检测技术应用程度的基础，如果存在以上某一种甚至是多种问题时，必须要加强检测力度，确保不存在各类质量安全隐患。
1.2测点选择公路工程的不同质量问题在应用地质雷达检测技术时所需选择的测点也有所不同。
当判断出公路工程存在某一方面质量问题时，就需要应用地质雷达检测技术对其中所存在的具体质量问题加以精确地判断和检测。
比如在前期判断时，发现路面地板存在脱空的问题，一旦质量较大的车辆经过该部位时就会出现地面板晃动甚至是上翘等问题，此时可以通过使用地质雷达测试技术,并根据相关经验对测试结果加以分析,如果得出了公路路面板脱空问题的主要成因就是道路上长期积水严重,又或是经过该道路的汽车过载问题严重等,，那么就需要根据具体的问题选择最合适的检测点进行地质雷达检测，并根据以上问题一般选取了在道路面板的主要联结部位作为检测点。
地质雷达(grp)检测技术应用
地质雷达（GRP）检测技术应用XX公司一、前言随着铁路客运专线的陆续施工, 隧道工程以其改善线形、缩短里程和环境保护等无比的优越性和重要作用, 成为路客运专线建设工程结构的重要组成部分。
但隧道施工中因现有的施工方法及工艺、施工者的偷工减料以及检测控制、施工管理不到位等原因引发的质量通病, 一直是工程管理部门十分关注的问题。
地质雷达探测技术的广泛应用成为解决这一施工难题的有效手段。
地质雷达（GPR）是近十余年来迅速发展起来的一种无损伤高精度的物理探测技术, 在工程地质勘测、古遗址探测、地下埋设物探测和地下污染带划分等方面已得到较广泛应用。
在控制隧道施工时运用地质雷达进行隧道施工超前地质预报、支护结构的质量检测, 在指导隧道工程施工中, 对加强工程进度、质量和安全管理, 提高隧道施工技术水平方面发挥着巨大作用。
作为一种无损检测技术, 地质雷达（GPR）以其仪器较为轻便、检测快捷、操作方便、精度较高和检测结果能以图象方式实现实时显示等优点, 成为一种控制隧道施工质量的有效手段。
二、地质雷达（GPR）检测的原理地质雷达（GPR）是利用电磁波在传播过程中遇到电性界面会发生较强烈的散射原理, 通过向被测介质发生高频电磁宽带脉冲, 并接收由被测介质反射的回波信号, 通过对接收到的反射波进行分析即可推断被测体的情况。
电磁波在介质中传播时, 其路径、电磁强度与波形将随所通过介质的电性质及几何形态而变化。
仪器大体上可分为主机和天线两大部分组成。
主机由显示、控制和储存三部分构成；天线由发射和接收两部分构成。
发射部分由脉冲发生电路和发射天线构成, 产生并发射尖峰脉冲电磁波；接收部分由接收天线、高频放大电路和采样电路构成, 接收的高频信号经放大后, 由采样电路变换为低频信号, 然后送到处理电路；控制部分由基准同步信号发生器、采样控制器和信号处理器等部分组成。
接受到的信号在主机上可以显示、回放和储存, 以便作进一步数据处理和分析图1 地质雷达反射探测原理图发射天线发射的尖峰脉冲电磁波与其行进的速度有如下关系:V =c/√ε式中: v——电磁波在某一材料介质中传播的速度（ｍ／ｎs）；c——电磁波在真空中的传播速度, 等于光速（ｍ／ｎs）；ε——介质的相对介电常数, 无量纲。
三维地质雷达在城市地下管线探测中的应用
三维地质雷达在城市地下管线探测中的应用摘要：三维地质雷达是地下探测工作中常用的机械设备，以三维地质雷达为基础的地下探测技术具有非破坏性特征，因此被广泛应用到城市及工程现场的探测工作当中。
基于三维地质雷达的性能优势，本文将结合实际案例，分析三维地质雷达在城市地下管线探测工作中的应用优势，并从三维地质雷达设备的应用要点进行作业方法分析。
关键词：三维地质雷达；非破坏性探测；城市地下管线；技术要点引言：为了保障城市地下管线系统的正常运行，避免管线系统设备出现破坏性问题，相关部门通过全面落实地下管线探测工作，收集有关地下管线系统各个测管线点的运行信息，最终制定维护城市地下管线运行的工作办法。
在此过程中，为了保障城市地下管线探测的精度以及数据准确性，相关部门通过应用高频电磁脉冲检测技术，在不破坏城市地下管道结构及周围环境设施的基础上，精准地探查城市地下管线情况，而三维地质雷达设备则是该技术应用过程中的必备条件。
一、三维地质雷达在管线探测中的应用优势在处理城市地下管线探测工作的过程中，相关人员必须要解决地下介质对探测电磁波造成的影响，才能够保障探测结果的精度。
从三维地质雷达设备的工作原理来看，该设备能够通过将高频电磁波以宽频带短脉冲的方式，输送至目标地点的地下位置，在穿过地下介质并达到目标体之后，电磁波能够经目标体的反射返回地面，最终由接收天线，接收对应的探测信息。
相比于常规的电磁探测技术而言，三维地质雷达的电磁波传播速度（雷达波速）更高，受地下介质影响导致的传播衰减系数明显更低。
如表一所示，三维地质雷达电磁波在穿透阻断系数较强的石灰岩介质的过程中，仍然具有十分可观的传播速度，因此，在运用三维地质雷达进行城市地下管线探测的过程中，探测工作的效率与精准性能够得到有效保障。
其次，在采用电磁波探测技术进行地下探测的过程中，电磁波会因介质的界面影响而出现反射及折射的现象，折射问题会影响电磁波的传播路径，从而降低接收信号的精度[1]。
地质雷达原理及应用
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）
电磁波的传播路径
发射机
土壤 (εr,σ)
X 空气波
接收机
地下直达波 D
反射波
目标物
实际雷达图像的直达波
直达波 反射目标体 杂波
单道波形
叠加次数：叠加是通过平均来提高信噪比，噪声水平是叠加次数 平方根的倒数。 两种叠加方式：样点叠加（在点测时使用），优点是采集 时天线不动，效果好；道叠加（时间和距离采集时使用） 优点是方便。
地质雷达理论及应用
1904年，德国的Hulsemeyer首次尝试用电磁波信号来探测远
距离地面金属体，这便是探地雷达的雏形。1910年，G.Letmbach 和H.Lowy在一项德国专利中指出，用埋设在一组钻孔中的偶极天 线探测地下相对高导电性的区域，正式提出了探地雷达的概念ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 1926年，德国的Httlsenberg第一个提出应用脉冲技术确定地下 结构的思路，并指出电磁波在介电常数不同的介质交界面上会产 生反射，这个结论也成为了探地雷达研究领域的一条基本理论依 据。1929年Stern进行地质雷达的首次实际应用，他用无线电干 涉法测量冰川的厚度。cook在1960年用脉冲雷达在矿井中做了试 验。但是地下介质比空气对电磁波有更强的衰减特性，其传播规 律比在空气中也要复杂的多，而早期地质雷达频率一般比较低， 应用仅局限于对电磁波吸收很弱的诸如冰层、岩盐等介质中。
地质雷达探测对巷道围岩松动圈的应用探讨
地质雷达探测对巷道围岩松动圈的应用探讨地质雷达探测技术是一种无损检测地下构造和特征的技术，该技术可以帮助我们确定隧道围岩中的松动圈情况，进而为隧道设计、建设提供有力的技术支持。
本文将探讨地质雷达探测技术在隧道围岩松动圈方面的应用效果，并分析其优点和不足之处，为隧道工程建设提供一些借鉴和参考。
一、地质雷达探测技术简介地质雷达探测技术是一种利用电磁波探测地下结构及其物理与化学特征的技术。
具体地说，地质雷达探测系统会发射电磁波，在信号到达隧道顶部后，通过测量反射波和散射波来确定隧道围岩松动圈和岩层分界线。
具体的探测过程如下：1.电磁波的发射与接收：地质雷达探测系统通过天线发射电磁波，电磁波穿越隧道顶部后会遇到各种物质，部分电磁波会被反射或者散射回来，通过接收天线进行接收。
2.数据传输：接收到的电磁波信号会进行数字化处理，通过雷达系统传输到计算机上。
3. 数据分析：在计算机上，根据电磁波所需时间和波长的关系计算出物质所在的深度。
然后，通过数据可视化处理，展现出来的是隧道平面图。
二、地质雷达探测技术在隧道围岩松动圈中的应用效果在隧道工程建设中，对于围岩松动圈的探测至关重要。
由于地质雷达探测技术可以无损探测隧道围岩的物质构成和变化规律，因此在隧道工程建设中广泛应用。
首先，地质雷达探测技术可以传统低效的极限条件下探查隧道岩体围堰松动圈情况。
探查的结果分别表明，隧道内存在不同程度的岩体松动圈，且岩体松动圈深度较浅。
通过探测，对隧道内围岩松动圈情况进行准确、快速分析，可以为隧道工程建设提供有用的参考信息，对后续钻、掘进及支护工程具有重要意义。
其次，地质雷达探测技术也可以用于探测隧道开挖后围岩松动圈的变化。
由于地质雷达探测技术可以实时传输数据，因此可以将探测后的数据与隧道建设过程相结合，得出隧道建设后存在的岩体松动圈情况。
比如，在隧道开挖施工过程中，可以将地质雷达探测数据和实时观测数据等相结合，通过不断地分析和修正，及时发现隧道施工出现的问题，及时进行修复和加固。
地质雷达检测技术应用要点2
2 雷达技术在隧道质量检测中的应用2.1 雷达波反射的物理基础2.2隧道中雷达波相识别的三项基本要点为获得雷达探测的结果，需要对雷达记录进行处理与判读，判读是理论与实践相结合的综合分析，需要坚实的理论基础和丰富的实践经验。
雷达记录的判读也叫雷达记录的波相识别或波相分析，它是资料解释的基础。
在此首先介绍波相分析的基本要点。
要点1：反射波的振幅与方向从反射系数的菲涅耳（Fresnel）公式中可以看出两点，第一点，界面两侧介质的电磁学性质差异越大，反射波越强。
从反射振幅上可以判定两侧介质的性质、属；。
第二点，波从介电常数小进入介电常数大的介质时，即从高速介质进入低速介质，从光疏进入光密介质时，反射系数为负，即反射波振幅反向。
反之，从低速进入高速介质，反射波振幅与入射波同向。
这是判定界面两侧介质性质与属性的又一条依据；如从空气中进入土层、混凝土反射振幅反向，折射波不反向。
从混凝土后边的脱空区再反射回来时，反射波不反向，结果脱空区的反射与混凝土表面的反射方向正好相反。
如果混凝土后边充满水，波从该界面反射也发生反向，与表面反射波同向，而且反射振幅较大。
混凝土中的钢筋，波速近乎为零，反射自然反向，而且反射振幅特别强。
因而，反射波的振幅和方向特征是雷达波判别最重要依据。
要点2：反射波的频谱特性不同介质有不同的结构特征，内部反射波的高、低频率特征明显不同，这可以作为区分不同物质界面的依据。
如混凝土与岩层相比，比较均质，没有岩石内部结构复杂，因而围岩中内反射波明显，特别是高频波丰富。
而混凝土内部反射波较少，只是有缺陷的地方有反射。
又如，表面松散土电磁性质比较均匀，反射波较弱；强风化层中矿物按深度分化布，垂向电磁参数差异较大，呈现低频大振幅连续反射；其下的新鲜基岩中呈现高频弱振幅反射，从频率特性中可清楚地将各层分开。
如围岩中的含水带也表现出低频高振幅的反射特征，易于识别。
节理带、断裂带结构破碎，内部反射和闪射多，在相应走时位置表现为高频密纹反射。
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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2030m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。
青岛22所LTD-3型探地雷达
上世纪90年代中期，电子部青岛22所原在河南新 乡时就研制出LTD-3型探地雷达，配有80MHz1000MHz屏蔽型天线和25MHz-2000MHz非屏蔽性 天线，并配有分析软件，用于混凝土结构、路面、 工程场地等各种测量。其软件最早采用小波分析 方法，效果很好。
LTD-3雷达
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。
爱迪尔道路雷达
爱迪尔公司推出的 CIDRC道路检测雷达，天线中心频率 750MHz 、 1000MHz 、 2000MHz, 并配有层位追踪软件，适 合公路路面测量。后有开发出 CBS-900 探地雷达一体化机， 配有高频、中频和低频天线，10MHz—2GHz系列。用于混 凝土结构、路面、工程场地等各种测量。
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。
骄鹏雷达
工 程 地质雷发展的最主要的推动力是社会需求，包括环境、考古、资源和工程等领域的 需求，其中最主要的是工程需求。工程需求有两个方向，一个是工程勘察，另一个是工 勘 程检测，两者对地质雷达的技术要求是不同的。目前的地质雷达在工程检测中应用的效 果比较好，而在工程勘察中的效果不理想，原因是雷达目前的技术指标更接近工程检测 察 的要求，而距工程勘察要求有较大的距离。 与 工程勘察对地质雷达的技术要求最主要的是探测深度和分辨率，目前的探地雷达在北方 第四系地层中探测深度可达到20-25m,在南方一般为15-20m。在基岩出露地区探测可能会 检 略深些。可解释的地层的厚度即分辨率约0.5-1.0 m左右。而工程场地勘察关心的深度一 测 般为30-50m，公路与铁路线路勘察关心的深度在20-30m左右，因而地质雷达不能满足大 多数工程场地的勘察需要，可满足部分线路勘察的需要。 对 电磁波在岩土介质中传播时衰减是不可避免的，因而，要加大探深度，必须对雷达的软 地 硬件有较大的改进。硬件的改进有两方面，一个是提高天线的发射功率，另一个是提高 A/D转换的动态位数。目前GSSI公司的80MHZ、100MHz强力天线是市场上见到的发射 质 功率最大的天线，双峰值1300V，平均功率分别为3000mw和2500mw。但应用结果表明 雷 其探测深度还显不足，应进一步提高。提高探测深度的另一有效措施是提高A/D转换的 动态位数n。A/D转换位数n决定了仪器探测的动态大小，是同时记录最强和最弱信号的 达 能力。所能探测的最强与最弱信号的比值应等于2n。加大探测深度时，深浅反射信号的 技 幅值的差异增大，因而仪器的动态范围需要增加。此外，应该提高软件的处理功能，更 有效地消除噪音和干扰，提高弱反射信号的识别能力，也就增加了探测深度，可弥补硬 术 件能力的不足。 的 目前的地质雷达技术指标，基本上是受工程检测需要的引导在发展。工程检测的基本要 求是高分辨率，分辨率要求达到厘米级，而对于探测深度要求较低，一般为1-2m以内。 要 近年来，先后开发出各类高频天线，包括手持扫描雷达，天线频率达到2GHz。 求
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。
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。
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。
工程对地质雷达技术的要求
地质雷达技术存在的问题
目前国内外地质雷达生产厂商超过10家，生产的地质雷 达大同小异，其性能多集中在工程检测领域。总括各类雷 达，其共同的特点是： 1． 雷达天线高频特性能较好，低频性能差一些； 2． 发射功率较小，探测浅； 3． 雷达系统本身噪音较大，影响探测能力； 4． 雷达处理软件发展落后与硬件； 此外，有些雷达整体性差，接线太多，有的雷达采用笔记 本作为记录器，现场工作不方便；还有些雷达数据传输很 不方便，数据采集1小时，回来传数据3小时。
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。
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。
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。
工程质量检测地质雷达技术源自用要点赵永贵 1 国内外地质雷达技术与应用现状 2 工程质量检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。