探地雷达培训课件
合集下载
相关主题
- 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)。
成都理工大学信息工程学院
返回
图2.4.36 裂隙岩溶的探地雷 达图像
(2)溶蚀沟槽
灰岩长期出露地表时,其表面遭受风化后 强度降低。灰岩表面地形变化剧烈的地方,会 由于地表的大径流,使其表面受强烈侵蚀而形 成溶沟、溶槽。
图2.4.37为广州花都市某处溶蚀沟的探地 雷达图像。
成都理工大学信息工程学院
Qs
10
lg[ W min WT
]
( 2.4-38)
成都理工大学信息工程学院
返回
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。
Q 10 lg( t r G t G r g 2 e 4 r ) 64 3 r 4
( 2 .4 -3 9)
满 足 Q s+ Q > 0 的 距 离 r , 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。
n 2 sin 2 i )
( 2 .4 -3 1)
其中 n表示折射率, n
2
* 2
/
1
* 1
。
成都理工大学信息工程学院
源自文库
返回
下 面 讨 论 不 同 入 射 角 时 , 反 射 系 数 R 12 与 折 射 系 数 T 12 的变化规律。
1 . i 0 , 即 垂 直 向 射 , 此 时
R 12 ( 1 n ) /( 1 n ); T 12 2 /( 1 n ) 。 当 n 1 时 , , R 12 0
目前常用的时域探地雷达测量方式有剖面法 和宽角法两种。
成都理工大学信息工程学院
返回
l.剖面法与多次覆盖
(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。
(2)多次覆盖
应用不同天线距的发射——接收天线在同 一测线上进行重复测量.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。
0 0.5 3104 0.01 0.1~1.0 0.5~2 1~100 1~100 2~1000 0.01~1 0.01~1 0.01
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 0.1 103 0.01 0.03~0.3 0.4~1 1~100 1~100 1~300 0.01~1 0.01~1 0.01
成都理工大学信息工程学院
返回
4.5.3.3 探地雷达的资料解释方法
(补充速度的求取) 1.时间剖面的解释方法 (1)反射层的拾取 (2)时间剖面的解释 2.资料解释的专家系统介绍 (1)对雷达图像信息进行反褶积处理。 (2)利用自动识别系统 (3)根据专家领域知识进行地层性质判别
成都理工大学信息工程学院
垂 直 极 化 波( 电 场 矢 量 垂 直 入 射 面 )在 界 面 的 反射与折射:
电 磁 波 在 跨 越 介 质 交 界 面 时 ,紧 靠 界 面 两 侧 的 电 场 强度和磁场强度的切向分量分别相等,则得
Ei Er Et
Hi
cos
i
H
r
cos
r
H
t
cos
t
( 2.4-30)
成都理工大学信息工程学院
成都理工大学信息工程学院
返回
表 2.4.2 介 质 相 对 介 电 常 数 r 、 导 电 率 、 速度 与 吸 收 系 数
媒质
r
(mS/m)
(m/ns )
(dB/m)
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
1 80 80 3~5 20~30 4~8 5~15 5~30 5~40 4~6 5~6 3~4
2
( 2 .4 -2 9 )
即 与导电率成正比,与介电常数的平方根成正 比。
成都理工大学信息工程学院
返回
表 2 .4 .2 列 出 了 一 些 常 见 介 质 的 相 对 介 电 常 数 、 导 电 率 、传 播 速 度 与 吸 收 系 数 。注 意 高 阻 与 低 阻 介 质
的 r、 、 、 的 不 同 。
返回
令 R 12 E r / E i , T 12 E t / E i , 分 别 表 示 波 从 介 质 1 入 射 到介质 2时界面的反射系数和折射系数。
R 12 (cos i n 2 sin 2 i ) /(cos i T 12 2 cos i /(cos i n 2 sin 2 i )
返回
图2.4.37 溶蚀沟的探地 雷达图像
4.5.4.2 在地基基础施工中的应用
1.探地雷达在桩基础施工障碍成因调查中的 应用
图2.4.39为基岩破碎带的探地雷达图像特征。
成都理工大学信息工程学院
返回
图2.4.39 基岩破碎带探地雷达图像
(2)桩基础下异常性质判断
本场地为紧靠长江的滩地,为防洪在地表下填 充了大量杂填土。当杂填土中存在建筑垃圾等 杂物时,便形成了与周围介质差异极大的强、 宽反射波,这类异常没能在周围测线形成有规 则的排列,故定为硬性杂物,见图2.4.41(a)。
当杂填土堆积比较疏松,形成杂填土中的不密 实区,这类填土可能是生活垃圾等细软物质, 形成同相轴杂乱的反射波,见图2.4.41(b)。
成都理工大学信息工程学院
返回
图2.4.41 三种地下异常的探地雷达图像
(2)地下顶管前方障碍物探查
图2.4.43为1#管超前探测环形剖面雷达图像, 图2.4.44为1#管线地表剖面的雷达图像
返回
图2.4.34 灰岩与覆盖 地层的探地雷达图像
2.岩溶地区的探地雷达探测
岩溶(又称喀斯特)是指碳酸盐岩等可溶 性岩层受水的化学和物理作用所产生的沟槽裂 隙和空洞,以及由于空洞顶板塌落使地表产生 陷穴、洼地等现象和作用的总称。
(1)节理裂隙岩溶
图2.4.36为湖北黄石某地裂隙溶蚀带的探地 雷达图像。
成都理工大学信息工程学院
返回
4.5.2.4 探地雷达测量的设计
1.目的体特性与所处环境分析 (1)天线中心频率选择 (2)时窗选择 (3)采样率选择 (4)测点点距选择 (5)天线间距选择
成都理工大学信息工程学院
返回
4.5.3 探地雷达的数据处理与资料解释
4.5.3.1 探地雷达的数据处理
数字记录的探地雷达数据类似于反射地 震数据,反射地震数字处理许多有效技术通 过某种形式改变均可以应用于探地雷达资料 的处理。
4.5 探地雷达
探地雷达(Ground Penetrating Radar简 称GPR)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方法。
对称振子型调幅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。下面主要介绍这种探地雷达。
成都理工大学信息工程学院
返回
2. 宽 角 法 或 共 中 心 点 法
t2 x2 4h2 v2 v2
( 2.4-36)
利用宽角法或共中心点法测量所得到的地下 界 面 反 射 波 双 程 走 时t , 由 公 式 ( 2.4 -36 ) 就 可 求 得 到地层的电磁波速度。
成都理工大学信息工程学院
成都理工大学信息工程学院
返回
图 2.4.43 1#管超前预报环形剖面雷达图像 1#顶 管 面 前 方 10~14.5m 有 孤 立 的 接 近
0.3m 的块石
图 2.4.44 1#管 线 地 表 剖 面 雷 达 图 像
返回
4.5.4探地雷达的应用
4.5.4.1在工程地质勘察中的应用
1.基岩面的探地雷达探测
广州××花园。第四系地层覆盖在基岩 (灰岩)上。第四系地层为淤泥、粉质粘土 与砂,比较松软;其下为灰岩,有较高的承 载力。建筑物拟采用预制桩桩基础。图2.4.34 为该场地地层的探地雷达图像,
成都理工大学信息工程学院
返回
4.5.2.2 探地雷达的技术参数
1.分辨率 分辨率是方法分辨最小异常体的能力。分辨 率可分为垂向分辨率与横向分辨率。 (1) 垂向分辨率 一般把地层厚度b=λ/4作为垂直分辨率的下限。 (2)横向分辨率
成都理工大学信息工程学院
返回
rf h / 2
( 2.4-37)
2. 探 测 距 离 与 探 距 方 程
返回
绝 大 多 数 岩 石 介 质 属 非 磁 性 、非 导 电 介 质 ,常 常 满
足
1 , 于 是 可 得
v c r
( 2 .4 -2 8 )
式 中 c 为 真 空 中 电 磁 波 传 播 速 度 , c 0 .3 m/ns; r 为 相 对 介 电 常 数 。上 式 表 明 对 大 多 数 非 导 电 、非 磁 性 介
; T 12 1
与 反 E r Ei
向
,
Hr 与
H i同
向
。
当 n1 时
,
则
与
上述情况相反。
成都理工大学信息工程学院
返回
2 . sin i n , t 90 。 于 是 折 射 波 沿 界 面 在
介 质 2 中 “ 滑 行 ”, 并 折 向 第 1 介 质 , 而 无 向 下 传
播 的 波 。 这 时 的 入 射 角 称 为 临 界 角 c 。
成都理工大学信息工程学院
返回
返回
返回
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
2
( 2 .4 -2 7 )
成都理工大学信息工程学院
质来说,其电磁波传播速度 主要取决于介质的介 电常数。
成都理工大学信息工程学院
返回
2. 电 磁 波 在 介 质 中 的 吸 收 特 性
吸 收 系 数 决 定 了 场 强 在 传 播 过 程 中 的 衰 减 速 率 , 探 地 雷 达 工 作 频 率 高 ,在 地 下 介 质 中 以 位 移 电 流 为 主 , 即 / 1 , 这 时 的 近 似 值 为