浅谈岩土工程勘察中探地雷达的应用
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２ 。 ２ 主 要构 成
探地雷达 由发射 天线 、 接收天线 、 控制 主机 、 笔记本 电脑等基本部 分 构成 ． 探地雷达的仪器多种 多样 ： 有的配集数据触 发轮等配件 ， 有 的控制 主机 与笔记本 电脑集 成为一体。探地雷达 系统组 成如 图 ２所示 。
３ 野外 测量 的应 用
野外测量是岩土工程勘 察的重要阶段 ， 要根据 地形地貌选定探测方
案， 做探测试验 ， 开始数据采集 。 野外测量 时， 一般采用两种方 式， 比较常 用 是剖面法 （ Ｃ Ｄ Ｐ ） 测量 方式 ， 这 种方式测 量 时， 以固定 间距 同步 移动发 射 天 线和 接 收 天 线 ，沿探 测线 测 量 ， Ｔ Ｒ 的 中点 是 记 录 点 。 宽角 法
序 言
探 地雷达是物 探方法 的重 要应用技术 ， 其应用涉 及众多领 域， 在岩 土工程勘察 过程中， 探 地雷达满足大部分工程 （ 地下岩溶分布 、 松散堆积 层厚度 、 基岩面埋 深、 断层破碎带位置 、 冻 土层厚度、 地下水位埋深 、 地下 管线 （ 道） ） 探测 的要求 ， 减少钻探工作量 ， 解 决勘 探孔之间连接 的复杂地 质界线 问题 。推 断解 释勘 探孔之 间地质体 ， 对整 个探测剖面的地层提供 了科学依据 ， 从而提高勘 察精度和质量 。具有轻 便、 快捷 、 准确 、 不受场地 条件约束 的特 点， 还有 分辨率高、 图像直观 、 数据 采集可 以存储和处理等 优 点。
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ｌ 岩 土 工程 勘察 作用
我 国地域辽阔、 岩土类别多 、 分布广 对各类各地 区域性岩 土工程 的 性质 才能更好地为经济建 设服务 ， 因此对场地进行 岩土工程勘察是非 常必 要。岩土工程勘察是对 建设场地的周边的地质环境特 征、 岩土工程条件 的查询 、 分析、 评价的过 程 。需要使用现代化 技术手段， 运用高频微 电子 技术以及计算技术 向地 下发送并接收 目标体 的反射 波， 现场直接提供实 时剖面 记录， 图像清晰 、 直观 。对于不 同的地质灾害有着科学依据 。因此岩土工程勘察在建筑设 计和施工中起 了不可忽略 的作用 。① 建筑工程 的设计和施 工的预防 ： 岩 土 工 程 勘 察 对 建 筑 工 程 的地 质 条 件 作 为 科 学 依 据 ， 对 工 程 设 计 和 施 工 过 程 中存 在的地质 问题能及 时发 现， 及时采 取解决措施 ， 避免可 能发生 的 安全隐患和地质灾害 。②岩 土工 程勘察的科学依据 ， 在工 程设计过程尽 量避开地 质环境不 良的地段 ， 处理好竣工 后的影响 ， 有利 工程施 工的顺 利进行 ， 达到工效 的提高 ， 保 证工 程的质量 。③岩土工 程勘 察的投 入少： 岩土工 程勘察是整个 工程 的侦 察兵， 占工程 总投资 比重小， 效果 能对 工 程总投资产生极大的影响经过详 细的勘察工作 ，避免不利 的地质 条件， 减少不必要的处理费用， 从而达到降低工程建设中的投资 。
浅谈岩 土工 程勘 察 中探 地 雷达 的应 用
郭 义 民
（ 中国冶金地质总局三局 山西华冶勘测工程技术有限公司 山西省 太原市 ０ ３ ０ ０ ０ ２ ）
摘 要： 在工程 建设中 ， 岩土 工程勘察 是一项复杂而必 要的工作 。通过岩 土工程勘 察活动 ， 对 建筑场地 的深部地质情 况与构 造有 了初步认 识和 了解 ， 给 建筑工程 的设计和施 工提 供详实可靠 的资料和依据 。然而传统 的工程 勘察手段误差较 大， 影响岩土 工程 勘察结 果的精度及 应用 。 本文 介绍工程物探 方法探地雷 达技术在岩土 工程勘察 中的应 用， 在实践 中具有 高效率 、 高分辨率 、 高准确率等特 点， 对 于断层 的深 部展布状况 的确定 ， 以及花 岗岩囊状 风化界面 的划 分具有重要 意义 ， 拓宽 了物探 技术在岩土工程勘 察中的应用 关键 词： 岩土勘察 ： 物探： 探地雷 达： 雷达波 ： 同相轴 中图分类号 ： Ｐ ６ ２ 文献标识 码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ４ — ７ ３ ４ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ２ ２ — ０ ２ ７ １ — ０ ２
（ ｗＡ Ｒ Ｒ ） 的测量， 采用固定一条天线 ， 另一条 天线移 动 ， 或者 以一中心点 同时 向两侧 反方 向移动两条天 线，地下不 同介质层 的各 个双程传播 时 间， 由雷达波 脉冲记录 ， 测 定地下地层 的雷达 波传播速度 。 以天线 间距 （ Ｔ Ｒ ） 为横坐标 ， 双程走时为纵坐标 ， 同相轴呈倾斜 形态的图形显示 ， 较 大 速度较缓， 较 小速度较 陡。野外测量工作要有充分准备， 具体如下 ： （ １ ） 测量 前， 对现场 周围 目标体特性和环境要 了解 ， 初步估算 目标 体 的深度 、 走向 、 倾 角、 形状 、 倾 向， 对 目标体周 围介质 的介 电性 差异有 了 解， 才能开展后 续测量 。 （ ２ ） 测量 过程， 要根据施工现场的基础上 ， 选择适应 的测量方 法。采 用连 续测量方式 、 点测方式或者测量轮数据采集方式 。现场平坦、 障碍物 较 小， 采 用较 快捷测量是连续测量方式 ， 沿测线匀速移动 ， 同时连 续发射 和 连续接 收， 图形可获得一条地下连续 曲线。现场条件差 ， 深层传输信号 弱， 宜用 点测方式 。精确定位 目标体时， 应用测量轮数据采集 （ ３ ） 选择测量参数 时， 参数设置是否合适 ， 影响探测效果 。较 多的探 地雷达仪器种类 ， 存在不尽相 同参数设置 。测量参数包括 时间窗口的设 置、 天线 中心频 率、 增益 、 叠加 次数 （ 或单位扫 效） 、 发射 电压 、 采样率 、 测 点点距和天线距 。 还需要设置分体天 线及 间距 的参数． 多通道混频天线探 测模式 的通道序 号和 收发天线频率。设置时间窗 口时， 推测深度大于探 测地质体．避免遗漏 深部信号。参考 目标体 的深度确定分 体天线 收发 问 距， 深 度较深 时， 适 当拉大收发天线 间距， 使 目标 体的反射信 号最强 ， 以 探测 目 标体为点 ， 选取 发射 天线与接收天线的张角 ， 以２ 倍临界角最宜，
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牛 ｌ 。 ～ ’ ． 鲻
图 １探地雷达工作原理 图 ２ 探地雷达系统组成
２ 探 地雷 达 （ Ｇ Ｐ Ｒ） 技术
２ ． １ 工 作 原 理
探 地雷达 （ Ｇ Ｐ Ｐ ０技术是物探勘 查中的 电磁波法 ， 工作原理与探 空雷 达相 同， 是利用 电磁波 在介质 中传 播时 ， 介质 的介 电常数 （ 导 电性） 出现 突变时， 会在突变 界面产生反射这一特 性进 行工作的。如图 １ ， 将 高频率 短脉 冲宽频 带电磁 波用一个天线发射传人 地下， 依据高频 电磁波在地 下 介质传播 ， 当遇到异常 体时反射回地 面 ， 由另一个 天线接 收反射 电磁波 信号。地面在接收到 电磁波之后 ， 对 电磁波 的波形、 振幅 、 同相轴 及反射 时间进行数据 处理与分 析， 进而确 定出地下异 常体存在位 置、 深度 以及 形态 。电性 异常体 与地质 异常体具有很好 的对 应关系 ， 达到岩土工程勘 察的 目， 如图 １ 所 示。
探地雷达 由发射 天线 、 接收天线 、 控制 主机 、 笔记本 电脑等基本部 分 构成 ． 探地雷达的仪器多种 多样 ： 有的配集数据触 发轮等配件 ， 有 的控制 主机 与笔记本 电脑集 成为一体。探地雷达 系统组 成如 图 ２所示 。
３ 野外 测量 的应 用
野外测量是岩土工程勘 察的重要阶段 ， 要根据 地形地貌选定探测方
案， 做探测试验 ， 开始数据采集 。 野外测量 时， 一般采用两种方 式， 比较常 用 是剖面法 （ Ｃ Ｄ Ｐ ） 测量 方式 ， 这 种方式测 量 时， 以固定 间距 同步 移动发 射 天 线和 接 收 天 线 ，沿探 测线 测 量 ， Ｔ Ｒ 的 中点 是 记 录 点 。 宽角 法
序 言
探 地雷达是物 探方法 的重 要应用技术 ， 其应用涉 及众多领 域， 在岩 土工程勘察 过程中， 探 地雷达满足大部分工程 （ 地下岩溶分布 、 松散堆积 层厚度 、 基岩面埋 深、 断层破碎带位置 、 冻 土层厚度、 地下水位埋深 、 地下 管线 （ 道） ） 探测 的要求 ， 减少钻探工作量 ， 解 决勘 探孔之间连接 的复杂地 质界线 问题 。推 断解 释勘 探孔之 间地质体 ， 对整 个探测剖面的地层提供 了科学依据 ， 从而提高勘 察精度和质量 。具有轻 便、 快捷 、 准确 、 不受场地 条件约束 的特 点， 还有 分辨率高、 图像直观 、 数据 采集可 以存储和处理等 优 点。
＾● ｔ ， 一
ｌ 岩 土 工程 勘察 作用
我 国地域辽阔、 岩土类别多 、 分布广 对各类各地 区域性岩 土工程 的 性质 才能更好地为经济建 设服务 ， 因此对场地进行 岩土工程勘察是非 常必 要。岩土工程勘察是对 建设场地的周边的地质环境特 征、 岩土工程条件 的查询 、 分析、 评价的过 程 。需要使用现代化 技术手段， 运用高频微 电子 技术以及计算技术 向地 下发送并接收 目标体 的反射 波， 现场直接提供实 时剖面 记录， 图像清晰 、 直观 。对于不 同的地质灾害有着科学依据 。因此岩土工程勘察在建筑设 计和施工中起 了不可忽略 的作用 。① 建筑工程 的设计和施 工的预防 ： 岩 土 工 程 勘 察 对 建 筑 工 程 的地 质 条 件 作 为 科 学 依 据 ， 对 工 程 设 计 和 施 工 过 程 中存 在的地质 问题能及 时发 现， 及时采 取解决措施 ， 避免可 能发生 的 安全隐患和地质灾害 。②岩 土工 程勘察的科学依据 ， 在工 程设计过程尽 量避开地 质环境不 良的地段 ， 处理好竣工 后的影响 ， 有利 工程施 工的顺 利进行 ， 达到工效 的提高 ， 保 证工 程的质量 。③岩土工 程勘 察的投 入少： 岩土工 程勘察是整个 工程 的侦 察兵， 占工程 总投资 比重小， 效果 能对 工 程总投资产生极大的影响经过详 细的勘察工作 ，避免不利 的地质 条件， 减少不必要的处理费用， 从而达到降低工程建设中的投资 。
浅谈岩 土工 程勘 察 中探 地 雷达 的应 用
郭 义 民
（ 中国冶金地质总局三局 山西华冶勘测工程技术有限公司 山西省 太原市 ０ ３ ０ ０ ０ ２ ）
摘 要： 在工程 建设中 ， 岩土 工程勘察 是一项复杂而必 要的工作 。通过岩 土工程勘 察活动 ， 对 建筑场地 的深部地质情 况与构 造有 了初步认 识和 了解 ， 给 建筑工程 的设计和施 工提 供详实可靠 的资料和依据 。然而传统 的工程 勘察手段误差较 大， 影响岩土 工程 勘察结 果的精度及 应用 。 本文 介绍工程物探 方法探地雷 达技术在岩土 工程勘察 中的应 用， 在实践 中具有 高效率 、 高分辨率 、 高准确率等特 点， 对 于断层 的深 部展布状况 的确定 ， 以及花 岗岩囊状 风化界面 的划 分具有重要 意义 ， 拓宽 了物探 技术在岩土工程勘 察中的应用 关键 词： 岩土勘察 ： 物探： 探地雷 达： 雷达波 ： 同相轴 中图分类号 ： Ｐ ６ ２ 文献标识 码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ４ — ７ ３ ４ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ２ ２ — ０ ２ ７ １ — ０ ２
（ ｗＡ Ｒ Ｒ ） 的测量， 采用固定一条天线 ， 另一条 天线移 动 ， 或者 以一中心点 同时 向两侧 反方 向移动两条天 线，地下不 同介质层 的各 个双程传播 时 间， 由雷达波 脉冲记录 ， 测 定地下地层 的雷达 波传播速度 。 以天线 间距 （ Ｔ Ｒ ） 为横坐标 ， 双程走时为纵坐标 ， 同相轴呈倾斜 形态的图形显示 ， 较 大 速度较缓， 较 小速度较 陡。野外测量工作要有充分准备， 具体如下 ： （ １ ） 测量 前， 对现场 周围 目标体特性和环境要 了解 ， 初步估算 目标 体 的深度 、 走向 、 倾 角、 形状 、 倾 向， 对 目标体周 围介质 的介 电性 差异有 了 解， 才能开展后 续测量 。 （ ２ ） 测量 过程， 要根据施工现场的基础上 ， 选择适应 的测量方 法。采 用连 续测量方式 、 点测方式或者测量轮数据采集方式 。现场平坦、 障碍物 较 小， 采 用较 快捷测量是连续测量方式 ， 沿测线匀速移动 ， 同时连 续发射 和 连续接 收， 图形可获得一条地下连续 曲线。现场条件差 ， 深层传输信号 弱， 宜用 点测方式 。精确定位 目标体时， 应用测量轮数据采集 （ ３ ） 选择测量参数 时， 参数设置是否合适 ， 影响探测效果 。较 多的探 地雷达仪器种类 ， 存在不尽相 同参数设置 。测量参数包括 时间窗口的设 置、 天线 中心频 率、 增益 、 叠加 次数 （ 或单位扫 效） 、 发射 电压 、 采样率 、 测 点点距和天线距 。 还需要设置分体天 线及 间距 的参数． 多通道混频天线探 测模式 的通道序 号和 收发天线频率。设置时间窗 口时， 推测深度大于探 测地质体．避免遗漏 深部信号。参考 目标体 的深度确定分 体天线 收发 问 距， 深 度较深 时， 适 当拉大收发天线 间距， 使 目标 体的反射信 号最强 ， 以 探测 目 标体为点 ， 选取 发射 天线与接收天线的张角 ， 以２ 倍临界角最宜，
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图 １探地雷达工作原理 图 ２ 探地雷达系统组成
２ 探 地雷 达 （ Ｇ Ｐ Ｒ） 技术
２ ． １ 工 作 原 理
探 地雷达 （ Ｇ Ｐ Ｐ ０技术是物探勘 查中的 电磁波法 ， 工作原理与探 空雷 达相 同， 是利用 电磁波 在介质 中传 播时 ， 介质 的介 电常数 （ 导 电性） 出现 突变时， 会在突变 界面产生反射这一特 性进 行工作的。如图 １ ， 将 高频率 短脉 冲宽频 带电磁 波用一个天线发射传人 地下， 依据高频 电磁波在地 下 介质传播 ， 当遇到异常 体时反射回地 面 ， 由另一个 天线接 收反射 电磁波 信号。地面在接收到 电磁波之后 ， 对 电磁波 的波形、 振幅 、 同相轴 及反射 时间进行数据 处理与分 析， 进而确 定出地下异 常体存在位 置、 深度 以及 形态 。电性 异常体 与地质 异常体具有很好 的对 应关系 ， 达到岩土工程勘 察的 目， 如图 １ 所 示。