地下空洞的探地雷达图像解释技术研究

3
强反射面
空洞顶界面
近于水平状直线的强反射面，垂直方向上强反射区与弱反
射区的分界线
4
断面波
空洞区的垂直 略向空洞区倾斜的垂直直线，水平方向上弱反射区与强反 分界面 射区的分界线
5
低波速区
空洞区上方
脱空区，低波速特征，水平状土层反射波波形变宽并向下
方拓展
6
倾斜的水平状反射波和不 规则散射波
空洞区两侧
破碎带和沉降区，破碎带的波形表现为杂乱不规则的散射 波，沉降区的波形表现为向空洞区方向倾斜的近于水平状 土层反射波组
2 地下空洞的地质-地球物理模型 及其土体缺陷特征
地下空洞在横断面方向上一般表现为近似矩形或梯形形态
自上而下依次为脱空区、破碎带、空洞区、塌落土体堆积区（ 不密实区）、底部完好土层
自左而右依次为沉降区、破碎带、空洞区、破碎带、沉降区。
3 地下空洞的异常波形特征分析及识别
序号 1 2 异常波形 正常土层反射波的变化 弱反射体特征 所在区域 剖面整体 空洞区 波形特征 水平状土层反射波组同相轴在空洞区出现突然中断、缺失 水平状土层反射波组消失或者反射波振幅极小
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结论与建议
探地雷达能够有效探测顶面深度不大于2.0米的浅层 地下空洞。 地下空洞具有明确的清晰的可判读的异常波形特征 地下空洞的主要异常波形包括水平同相轴中断异常、 弱反射体异常、断面波异常、两侧破碎沉降区异常、 上方脱空区异常、下方土体堆积区异常、波速异常等 综合分析地下空洞的各种异常波形特征，能够在探地 雷达现场探测过程中正确解释和定位地下空洞。 建议采用探地雷达与超导磁力仪等其它方法相结合的 综合物探方法，探测顶面深度大于2.0米的中深层地 下空洞。
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地下空洞的探地雷达图像
解释技术研究
Contents
1 2
探地雷达探测地下空洞的理论基础 地下空洞的地质-地球物理模型及其土体缺陷特征
3
地下空洞的异常波形特征分析及识别
4
5
已ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ地下空洞的案例分析 结论与建议
前言
近年来各个城市对地下空洞和道路塌陷问题的重视 程度越来越高，纷纷采用探地雷达探测技术开展常 规化、制度化的市区道路地下空洞普查，并已经取 得明显成效。
7
较大形态的不规则散射波
空洞区下方
土体堆积区，块状孤立体的较大形态的不规则散射波
8
底部连续的水平状土层反
射波
空洞底界面
连续的完整的水平状土层反射波，上方为不规则散射波，
下方为正常土层水平状反射波
9
波速异常
空洞区
地下空洞充气时为高波速区，其中波形相对变窄；充水时 为低波速区，其中波形相对变宽
4.已知地下空洞的案例分析
（ ) 反射系数 R （ )
1 2 1 2
1 探地雷达探测地下空洞的理论基础
当探地雷达的电磁波经过正常土体与地下空洞等缺 陷土体的分界面时，会产生较强的反射 根据反射波特征可以确定地下空洞等缺陷土体的平 面位置、埋深、分布范围等特征
结论：探地雷达方法是探测地下空洞的有效方法。
四川某地的已知地下空洞的探地雷达图像
4.已知地下空洞的案例分析
北京某地的已知地下空洞的探地雷达图像
4.已知地下空洞的案例分析
山西某地的已知地下空洞的探地雷达图像
4.已知地下空洞的案例分析
东北某地的已知地下空洞的探地雷达图像
4.已知地下空洞的案例分析
南京某地的疑似地下充水空洞的探地雷达图像
当前的探地雷达图像解释方法存在较大的主观性和 不确定性，缺乏对地下空洞异常波形的标准化认知 和识别技术，解释结果往往不能令人信服。
地下空洞探测行业的成熟和发展需要通用的完整的 地下空洞的GPR图像解释方法和技术。
1 探地雷达探测地下空洞的理论基础
探地雷达采用电磁波方法探测具有介电性差异的两种 地下介质的分界面 完全充气型空洞的顶界面反射波的反射系数约为+0.5 完全充水型空洞顶界面反射波的反射系数约为-0.5