地质雷达讲义-基本理论

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1、铁路高新技术与应用技术培训教材工程质量地质雷达检测技术铁路高新技术与应用技术培训教材工程质量地质雷达检测技术铁道部铁路继续教育高新技术基地铁道科学研究院继续教育培训中心22铁路高新技术与应用技术培训教材工程质量地质雷达检测技术目录MULU第一章探地雷达概论11.1概述11.2方法原理41.3解释原理91.4应用与发展10第二章有耗媒质中电磁波的传播特性122.1单色水平电偶极子源的辐射场122.2岩矿石的电磁参数152.3脉冲偶极子源202.4结语24第三章探地雷达在探查地基和路基方面的应用253.1探查地基方面

2、的应用253.2探地雷达在铁路路基检测中的应用34第四章隧道衬砌质量的检测594.1探地雷达检测隧道衬砌的原理及技术594.2探地雷达的资料处理及探查效果654.3无损电测喷射混凝土层厚度的方法7422铁路高新技术与应用技术培训教材工程质量地质雷达检测技术4.4衬砌混凝土强度的检测77第五章探地雷达在公路道路检测中的应用及研究785.1公路道路评价785.2铁路路基雷达检测应用研究835.3一维滤波865.4雷达初至波的确定995.5道路脱空雷达波数字模拟及解释策略1025.6基于时间窗谱剖面技术的病害解释方法研

3、究1105.7基于滚动谱剖面技术的病害解释方法研究116第六章探地雷达在隧道地质预报探水中的解释资料问题1306.1地下水对雷达波的反射波的特点1316.2实例133参考文献14022铁路高新技术与应用技术培训教材工程质量地质雷达检测技术第一章探地雷达概论1.1概述雷达探测技术用于地下，是一项提出较早的课题。然而只是在高频微电子技术以及计算机数据处理方法迅速开发的近代，这项技术才获得本质性的进展。今天，探地雷达不仅在探测装备上高度集中了现代技术领域的成就而得到了极大的改善，它的应用领域也正在迅速开拓。美国、加拿大

4、、日本以及西欧等国正大力开发这一技术，服务业务也日益增多。有关该项技术方面的应用成果和文章，已频繁地出现在一些期刊、专门会议文集以及各种地球物理国际学术会议的报告中。1992年在芬兰召开的第四届探地雷达国际会议上，提交优秀论文45篇，并已汇集成册。目前我国也有不少部门，包括地矿、水电、煤炭、铁道等单位正在开展这一技术的试验和应用。与探空或通讯雷达技术相类似，探地雷达也是利用高频电磁脉冲波的反射探测目的体及地质现象的，只是它是从地面向地下发射电磁波来实现.探测的，故亦称之为地质雷达。将雷达原理用于探地，早在1910

5、年就已提出，当时德国的G.Leimback和Lowy曾以专利形式阐明这一问题。以后J.C.Cook在1960年用脉冲雷达，在矿井中做了试验。但是,由于地下介质比空气具有强得多的电磁波衰减特性，加之地下介质情况的多样性，波在地中的传播特性比在空气中要复杂得多。因此，探地雷达的初期应用仅限于波吸收很弱的冰层、岩盐矿等介质中。如s.Evans1963年用雷达测量极地冰层的厚度；Harrison1970年在南极冰面上取得了穿透800～2200m的资料；1974年L.T.Procello用雷达研究月球表面结构；Unbter

6、berger探测冰川和冰山的厚度等。随着仪器信噪比的大大提高和数据处理技术的22铁路高新技术与应用技术培训教材工程质量地质雷达检测技术应用，70年代以后，探地雷达的实际应用范围迅速扩大，其中有：石灰岩地区采石场的探测(1971年Takazi；1973年Kitahra)、二程地质探测(1974年R.M.Morey；1976年，1977年A.P.Annan和J.L.Davis，1978年01hoeft，Dolphin等，1979年Benson等)、煤矿井探测(1975年J，C.Cook)、泥炭调查(1982年C.P.

7、F.Ulriksen)、放射性废弃物处理调查(1982年D.L.wright，R.D.Watts；1985年0.Olsson)以及地面和钻孔雷达用于地质构造填图、水文地质调查、地基和道路下空洞及裂缝调查、埋设物探测和水坝、隧道、堤岸、古墓遗迹探查等(1982～1987年加拿大、日本、美国、瑞典等报道)。随着微电子技术的迅速发展，现在的探地雷达设备早已由庞大、笨重的结构改进为现场适用的轻便工具。目前，已推出的商用探地雷达有：美国地球物理探测设备公司(GSSI)的SIR系列，微波联合公司(M/A—Com，Inc.)的

8、TerrascanMK系列，日本应用地质株式会社(0Y0公司)的GEORADAR系列，加拿大探头及软件公司(SSI)的PulseEKKO系列，瑞典地质公司(SGAB)的RAMAC钻孔雷达系统等。这些商用的探地雷达所使用的中心工作频率在10～1000MHz范围，时窗在O～20000ns。据报道，根据不同的地质条件，地面系列的探测深度约在30～50m，分辨率可达数厘米，深度符