探地雷达在水利工程安全检测中的应用.pdf

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1、第43卷第7期人民长江Vo1．43，No．72012年4月YangtzeRiverApr．，2012文章编号：1001～4179(2012)07—0044—03探地雷达在水利工程安全检测中的应用时方稳，杜应吉，郝枫楠(西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌712100)摘要：以陕西神木采兔沟水库工程为实例，对探地雷达的工作原理及实际应用进行了介绍。结合采免沟泄洪洞洞身的质量检测对具体的测线布置、探测方法及参数选择进行了阐述，在探测中，针时泄洪洞具体形状，在不同部位共布置了17条测线，经对检测结果分析，发现导流泄洪洞底板下方虽存在疏松区域，但不存在空洞，其他部位亦无大的缺

2、陷，不影响安全运行。关键词：探地雷达；无损检测；导流泄洪洞；采免沟水电站；陕西中图法分类号：TV698文献标志码：A探地雷达(GroundPenetratingRadar，简称GPR)是射现象⋯。探地雷达通过接收天线接收反射波，并记探测地下结构和埋设物的新型无损探测设备。该项技录这些信号，根据电磁波的波幅与双程走时时间的差术是一种用于地球浅表成像的物理方法。探地雷达具别，确定探测目标的状态。在不同介质中，雷达探测波有无损检测、高探测分辨率、高工作效率等诸多优点，的传播示意图如图1所示。在建筑质量检测、市政管线探测、路桥检测、铁路路基检测、隧道检测、环境检测、地质与水文勘察、考

3、古、军事及安全检测等领域都有应用。特别是近年来随着计算机应用技术、电子技术以及信号处理技术的迅速发展，探地雷达得到了不断更新和发展，其应用领域也不断扩大。我国水利工程中探地雷达技术的研究始于20世纪80年代，1988年黄河水利委员会应用SIR一8型地质雷达在天生桥二级水电站进行了岩溶的探测；贵州图1雷达探测波的传播示意省水利水电勘测设计研究院应用SIR一20型地质雷达在图l中，日表示界面深度，0表示入射角与反射在下翁溪水库坝肩进行了裂缝渗漏的探测。角，O／表示折射角，s和表示不同界面的介电常数。表1中是电磁波在常见介质中传播时的几种参数。1探地雷达的工作原理表1电磁波在常见介

4、质中传播时的参数探地雷达一般由笔记本电脑、控制面板、发射机、发射天线、接收机、接收天线、电源、光缆及附件等组成。探地雷达探测时，通过发射天线向地下介质发射一定强度的电磁波，当电磁波在地下介质的传播过程中遇到不同电性介质的分界面时，就会发生反射或散收稿日期：2011—06—28基金项目：国家“十一五”科技支撑重点项目(2006BAD11B03)作者简介：时方稳，男，硕士研究生，主要从事工程安全检测研究。E—mail：shifangwen89@163．eonl第7期时方稳，等：探地雷达在水利工程安全检测中的应用45通过对接收的反射波进行处理，根据介质的介电线沿所定测线紧贴混凝土表

5、面向前移动，通过测距轮常数和电导率不同确定介质中电磁波传播速度，再结滚动触发高频电磁波，当电磁波遇到电性不同的分界合电磁波双程走时时间来确定界面的位置，分析接收面时，就会产生反射，产生的信号为天线所接收，然后的反射波形态、幅度、变化特征，最后结合理论分析判通过雷达转换卡将脉冲电信号转换成数字信号，并传定界面的结构形态。反射波的连续性能直观反应物体送给雷达主机，最后经过一系列的滤波、去噪等处理，内是否存在裂缝、空洞等缺陷。当界面两侧介质物性得到隐蔽部位的连续雷达剖面图。差异较大时，雷达接收的反射波信号较强。当物体中存在许多复杂的界面结构时，雷达接收的反射波信号较弱，而且不连续。

6、2探地雷达的资料处理在实际探测过程中，探地雷达容易受到各种噪声不同程度的干扰，降低了图像的真实性。在电磁波的传播过程中，常常会发生衰减、反射、折射和散射等现象，这些波的相互叠加，为还原真实的图像带来很大困难，所以探地雷达的资料处理对其结果的真实性有很大影响。探地雷达的资料处理主要是对所记录的波形图2雷达测线布置(单位：mm)信号进行处理，包括去除噪声、波的过滤、偏移归位等本次检测所成剖面图若干，水平方向取底板右部处理方式，以达到优化数据资料，反映物体真实状态的测线剖面图进行典型分析，如图3所示。径向取0+目的。96．3处测线剖面图进行典型分析，图中点状表示钢筋3应用实例截面，

7、实线表示混凝土与砂层的分界面，如图4所示。3．1采兔沟水库工程导流泄洪洞质量检测采兔沟水库工程位于陕西省榆林市神木县锦界镇采兔沟村附近秃尾河中游干流上，坝址距神木县城35km。采兔沟水库工程主要由大坝，导流泄洪洞、引水管，工作桥，大坝监测等建筑物组成。该次检测主要针对导流泄洪洞洞身钢筋混凝土结构，检测泄洪洞基础图3底板右部测线剖面示意和洞外壁砂层的密实程度，有无裂缝、空洞等缺陷。3．2测线布置针对导流泄洪洞的形状，在侧墙水平方向共布置4条测线，侧墙中部测线距底板1．2m。侧墙底部测线距底板0．4m，在导