地质雷达的应用条件探讨■■

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1、地质雷达的应用条件探讨戴前伟吕绍林肖彬摘要：地质雷达是浅部勘探的一种有效的勘探方法。本文对其应用条件进行了探讨，特别研究了导电率、介电常数、探测频率3个主要因素对地质雷达探测的影响。研究结果对地质雷达的应用具参考指导作用。关键词：地质雷达应用条件；环境导电率；介电常数；探测频率分类号：P631.3文献标识码：A文章编号：1000-8918(2000)02-0157-04ADISCUSSIONONTHEAPPLIEDCONDITIONOFGPRDaiQianweiLiuShaolin(CentralSouthUniversityofTechnology,C

2、hangsha410083)XiaoBin(ShenzhenExplorationInstitute,Shenzhen518026)Abstract：GPRisaneffectiveshallowexplorationmethod.ThepresentpapermainlydiscussestheappliedconditionofGPR,especiallytheaffectsofconductivity,dielectricconstantandfrequencyonGPRapplication.Theresultsofthestudyisofref

3、erenceandguidingsignificancetotheapplicationofGPR.Keywords：GPRappliedcondition;conductivity;dieletricconstant;frequencyonGPRapplication地质雷达方法(groundpenetratingradar)是20世纪70年代发展起来的一种用于确定地下介质分布的广谱电磁法。其基本原理是向地下发送脉冲形式的高频、甚高频电磁波。电磁波在地下介质中传播过程中，当遇到存在电性差异的地下目标体，如空洞、分界面等时，电磁波便发牛反射，返回到地面时

4、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、双程走时等参数便可推断地下口标体的空间位置、结构、电性及几何形态，从而达到对地下隐蔽目标物的探测。地质雷达采用非接地性测量，可作快速连续检测，对检测对象无损，能比较直观地表现检测目标物，因此,地质雷达技术成为工程地球物理勘查的重要方法之一，广泛应用于地下管线探测，结构物无损检测，地基基岩面探测，岩溶地面沉陷、地下洞穴等工程勘察领域。地质雷丄様测技术在方法、仪器等方面仍在发展，其分辨率和探测范围也在不断的提高和扩大，比如美国地球物理调查系统公司(Geophysi

5、calSurveySystemInc.)的SIR-10H仪器，其标称的最小探测深度为4cm,最人探测深度为50m,最小可探测对象尺度为毫米级。但地质雷达探测技术与其它的地球物理勘查技术一样，其探测效果与其应用条件密切相关。本文就地质雷达在工程勘察中的应用条件进行研究。1影响地质雷达应用的关键因素影响地质雷达的探测深度、分辨率以及精度的因素主要包括内在与外在的两方面。内在因素主要是指探测对象所处环境的电导率，介电常数等因素；外在因素主要与探测方法有关，如探测所采用的频率，采样速度等。在实际应用中，综合考虑这些因素，采用适当的方法技术，是探测成功与否的关键。

6、本文主要就环境电导率、介电常数以及探测频率的影响做一些探讨。1.1环境电导率的影响环境电导率是影响地质雷达探测深度的重要因素，高频电磁波在地下介质的传播过程中会发生衰减。由于探地雷达的工作频率较高，一般认为，高频电磁波在地卞介质的传播过程满足介电极限条件，即3£》0。3为电磁波的频率；£为环境的介电常数；0为环境的电导率。高频电磁波的衰减系数满足其趋肤深度实际上，由于大地屯阻率一般都比较低，达不到介电极限条件，其工作条件介于准静态极限（3£《。）与介电极限条件之间。对于静态极限，其趋肤深度可见，不管工作条件是在介电极限述是在准静态极限条件，或者是界于两者

7、之间，其趋肤深度都是随电导率的增大而减少，即环境的电导率越低，高频电磁波的衰减越慢，探测深度越大。在工程实践中，环境电导率的值一般在4〜10-9S/m,对于常见的非饱和含水土壤和沉积型地基，其电导率的大小主要受含水量及粘土含量的影响，存在以下经验公式'灯="（1—s）+7is+（i—"）,（4）式中，o为电导率；Oa,0”，Os分别为空气、水和土的电导率；n为孔隙率；s为含水饱和度。一般地说,低电导率条件（ov（10〜7）S/m）是很好的雷达应用条件，如空气、干燥花岗岩、干燥石灰岩、混凝土等,（10〜7）S/m＜o＜（10〜2）S/m为中等应用条件，如纯

8、水、冰、雪、砂、干粘土等，。＞仃0〜7）S/m为很差的应用条件，如湿粘土，湿的页