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1、地下障碍物雷达定位探测的技术应用本文由Freestylekobe1贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。地质与勘探第39卷 3期第Vol.39 No.3 GEOLOGYANDPROSPECTING2003年5月May,2003岩土工程地下障碍物雷达定位探测的技术应用王俊茹,吕继东(石家庄经济学院资源环境与工程系,石家庄 050031)[摘 ]探地雷达以其高分辨率准确确定地下障碍物方面发挥了显著作用,主要阐述了地质雷达要定位探测的方法原理,通过实例讨论了雷达
2、定位探测的分辨率及深度问题,论述了天线中心频率、测量点距及天线间距的选取技术,并成功的应用于确定桩位下方的孤石体、局部软弱夹层、管线位置,经开挖及打桩验证,雷达定位探测的准确率很高。[关键词]探地雷达 障碍物 定位探测技术[中图分类号]P631.3 [文献标识码]A [文章编号]0495-5331(2003)03-0084-031 地质雷达探测的方法原理地质雷达将高频电磁波(106～109Hz)以宽频带短脉冲形式通过地面发射天线送入地下,遇到与周围介质电阻抗有差异的地层或目标体时,部分能量返回地面,被另一天线所接收。设发射与接收天线间的距离为x,
3、反射界面的深度为z,经反射到达地面的时间为:t=2 边坡孤石雷达定位探测的技术应用2.1 边坡孤石区的地质概况厦门轴承厂住宅楼位于坑内路尽头,靠近山崖,山坡孤石较为发育。整个测区内可划分3个层面,残积土层、强风化层及基岩面。在风化程度渐变的强风化地层中,分布有微风化、中风化花岗岩孤石体,分布较多,大小不等,特别在残积土里有大小不同的孤石出露。为对住宅楼边坡孤石进行定位探测,布置雷达探测剖面7条,测量点数560多个,探测孤石体多处,为边坡设计提供了重要资料。2.2 探测方法与技术4z2+x2/v式中v为电磁波在地下介质中的传播速度。对于地质雷达所使
4、用的频段来说,地下媒质一般可视为准电介质[1],波速可由下式近似求出:υ=C/εr式中c为光在真空中的波速,ε为介质复介电r常数的相对值。在利用地质雷达调查地下介质的分布时,是将收、发天线距固定,并沿剖面同步移动。其探测记录是一张时间剖面图,横坐标是每两个天线中点的位置,纵坐标是雷达脉冲双程走时。根据脉冲在剖面上的分布形态可分析地下介质的分布。为求取被探测目标物的精确深度,就需要知道地下介质的电磁波速v。通常需要宽角测量方式得到,即选择在地层水平处,一个天线固定,移动另一个天线,就可获得同一组反射波的双程走时t与天线间距x的时间剖面图,在t2-x
5、2坐标系,反射波的时距曲线为一直线,由直线的斜率就可求得介质的电磁波速v。探测采用从加拿大进口PulseEKKOIV型探地雷达系统,根据探测目的和实际地形条件,沿边波布置三条横测线,测线编号为1、、,测线间距为423m,根据测量结果在垂直横测线方向布置四条纵测线,测线编号为4、、、,测线距离为6m。567雷达定位探测的效果直接受天线间距和测量点距的影响。当使用分离式发射、接收天线时,适当选择发射与接收天线之间的距离,可使来自目的体的回波信号增强。由于天线间距过大,反射波行程较大,平均作用增强,使得反射波形趋于平直,异常不明显,因此天线距离不易过大
6、。但当天线间距离太小时,易与直达空间波互相重叠而无法识别,同时地表局部不均匀性明显,表层电磁干扰剧烈。通过现场试验,最终采用了1m的天线距。测量点距是发射天线和接收天线沿剖面每次同[收稿日期]2002-10-17;[修订日期]2003-04-02;[责任编辑]李石梦。[第一作者简介]王俊茹(1953年-),女,1977年毕业于河北地质学院,副教授,主要从事工程物探教学、科研及开发工作。84第3期 王俊茹等:地下障碍物雷达定位探测的技术应用 步移动的距离。通常测量中按小于四分之一波长的原则选取
7、,根据探测深度,选用50MHz中心频率的天线,按地层波速值(v=0.08m/ns),计算的波长为1.5m,按小于四分之一波长法则[5],选用了0.2m的测量点距,可以满足精度要求。为了尽量抑制外部干扰的影响,提高信噪比,采用多次叠加采样的方式进行观测,叠加次数为128次。2.3 雷达定位探测的水平分辨率与探测深度的确定雷达定位探测的分辨率分垂直分辨率与水平分辨率。边坡孤石雷达定位探测主要取决于水平分辨率。即在水平方向上所能分辨的最小异常体的尺寸。天线频率影响水平分辨率。雷达中心频率愈低或目的体埋深愈大,就要求目的体有更大的规模才能获得足够的反射功
8、率[2]。根据厦门轴承厂孤石区勘探深度H=15m左右,实测地层电磁波速为(v=0.08m/ns),选择中心频率为50MHz的天线,计算的
