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1、返回返回返回返回4.5探地雷达探地雷达 探地雷达探地雷达（GroundPenetratingRadar简称简称GPR）是用频率介于）是用频率介于106109Hz的的无线电波无线电波来确定地下介质分布的一种方法。来确定地下介质分布的一种方法。对对称称振振子子型型调调幅幅脉脉冲冲时时域域探探地地雷雷达达输输出出功功率率大大，能能实实时时监监测测测测量量结结果果，设设备备可可做做成成便便携携式式等等优优点点，在在商商用用地地面面探探地地雷雷达达中中，已已得到广泛应用。下面主要介绍这种探地雷达。得到广泛应用。下面主要介绍这种探地雷达。成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院返回返回返回返回4.
2、5.1脉冲时间域探地雷达的基本原理脉冲时间域探地雷达的基本原理脉脉冲冲时时间间域域探探地地雷雷达达利利用用超超高高频频短短脉脉冲冲电电磁磁波波在在地地下下介介质质中中的的传传播播规规律律来来探探测测地地下下介介质质的的分分布布。因因为为任任何何脉脉冲冲波波都都可可以以分分解解成成不不同同频频率率的的单单谐谐波波；对对称称振振子子型型、发发射射和和接接受受天天线线间间距距离离很很小小。因因此此电电偶偶极极源源产产生生的的单单谐谐电电磁磁波场及传播特征是探地雷达的理论基础。波场及传播特征是探地雷达的理论基础。4.5.1.1电偶极源的电磁场电偶极源的电磁场1、均匀介质中的电磁场均匀介质中的电磁场成都
3、理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院返回返回返回返回成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院返回返回返回返回成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院返回返回返回返回成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院返回返回返回返回成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院返回返回返回返回成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院返回返回返回返回成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院返回返回返回返回成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院返回返回返回返回成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程
4、学院返回返回返回返回成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院返回返回返回返回l剖面法与多次覆盖剖面法与多次覆盖（1）剖面法剖面法剖剖面面法法是是发发射射天天线线（T）和和接接收收天天线线（R）以固定间距沿测线同步移动的一种测量方式以固定间距沿测线同步移动的一种测量方式。（2）多次覆盖多次覆盖应应用用不不同同天天线线距距的的发发射射接接收收天天线线在在同同一一测测线线上上进进行行重重复复测测量量然然后后把把测测量量记记录录中中相相同同位位置置的的记记录录进进行行叠叠加加，这这种种记记录录能能增增强强对对深深部地下介质的分辨能力。部地下介质的分辨能力。成都理工大学信息工程学院成都理工大学信
5、息工程学院返回返回返回返回成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院返回返回返回返回4.5.2.2探地雷达的技术参数探地雷达的技术参数1分辨率分辨率分分辨辨率率是是方方法法分分辨辨最最小小异异常常体体的的能能力力。分分辨辨率可分为垂向分辨率与横向分辨率。率可分为垂向分辨率与横向分辨率。（1）垂向分辨率垂向分辨率一般把地层厚度一般把地层厚度b=4作为垂直分辨率的作为垂直分辨率的下限。下限。（2）横向分辨率横向分辨率成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院返回返回返回返回成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院返回返回返回返回成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院返
6、回返回返回返回4.5.2.4探地雷达测量的设计探地雷达测量的设计1目的体特性与所处环境分析目的体特性与所处环境分析（1）天线中心频率选择）天线中心频率选择（2）时窗选择）时窗选择（3）采样率选择）采样率选择（4）测点点距选择）测点点距选择（5）天线间距选择）天线间距选择 成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院返回返回返回返回4.5.3探地雷达的数据处理与资料解释探地雷达的数据处理与资料解释 4.5.3.1探地雷达的数据处理探地雷达的数据处理数数字字记记录录的的探探地地雷雷达达数数据据类类似似于于反反射射地地震震数数据据，反反射射地地震震数数字字处处理理许许多多有有效效技技术术通通过过
7、某某种种形形式式改改变变均均可可以以应应用用于于探探地地雷雷达达资资料料的处理。的处理。成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院返回返回返回返回4.5.3.3探地雷达的资料解释方法探地雷达的资料解释方法（补充速度的求取）（补充速度的求取）1时间剖面的解释方法时间剖面的解释方法（1）反射层的拾取）反射层的拾取（2）时间剖面的解释）时间剖面的解释2资料解释的资料解释的专家系统专家系统介绍介绍(1）对雷达图像信息进行反褶积处理。）对雷达图像信息进行反褶积处理。（2）利用自动识别系统）利用自动识别系统（3）根据专家领域知识进行地层性质判别）根据专家领域知识进行地层性质判别 成都理工大学信息工程
8、学院成都理工大学信息工程学院返回返回返回返回探地雷达的应用探地雷达的应用在工程地质勘察中的应用在工程地质勘察中的应用1基岩面的探地雷达探测基岩面的探地雷达探测广州广州花园。第四系地层覆盖在基岩花园。第四系地层覆盖在基岩（灰岩）上。第四系地层为淤泥、粉质粘土（灰岩）上。第四系地层为淤泥、粉质粘土与砂，比较松软；其下为灰岩，有较高的承与砂，比较松软；其下为灰岩，有较高的承载力。建筑物拟采用预制桩桩基础。图载力。建筑物拟采用预制桩桩基础。图2.4.34为该场地地层的探地雷达图像，为该场地地层的探地雷达图像，成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院图2.4.34 灰岩与覆盖地层的探地雷达图像成
9、都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院返回返回返回返回2岩溶地区的探地雷达探测岩溶地区的探地雷达探测岩溶（又称喀斯特）是指碳酸盐岩等可溶岩溶（又称喀斯特）是指碳酸盐岩等可溶性岩层受水的化学和物理作用所产生的沟槽裂性岩层受水的化学和物理作用所产生的沟槽裂隙和空洞，以及由于空洞顶板塌落使地表产生隙和空洞，以及由于空洞顶板塌落使地表产生陷穴、洼地等现象和作用的总称。陷穴、洼地等现象和作用的总称。（1）节理裂隙岩溶）节理裂隙岩溶图为湖北黄石某地裂隙溶蚀带的探地雷达图为湖北黄石某地裂隙溶蚀带的探地雷达图像。图像。成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院图2.4.36 裂隙岩溶的探地雷达图
10、像 成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院返回返回返回返回（2）溶蚀沟槽）溶蚀沟槽灰岩长期出露地表时，其表面遭受风化后灰岩长期出露地表时，其表面遭受风化后强度降低。灰岩表面地形变化剧烈的地方，会强度降低。灰岩表面地形变化剧烈的地方，会由于地表的大径流，使其表面受强烈侵蚀而形由于地表的大径流，使其表面受强烈侵蚀而形成成溶沟、溶槽溶沟、溶槽。图为广州花都市某处溶蚀沟的探图为广州花都市某处溶蚀沟的探地雷达图地雷达图像。像。成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院图2.4.37 溶蚀沟的探地雷达图像 成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院返回返回返回返回4.5.4.2在地基
11、基础施工中的应用在地基基础施工中的应用1探探地地雷雷达达在在桩桩基基础础施施工工障障碍碍成成因因调调查查中中的的应应用用图为图为基岩破碎带的探地雷达图像特征。基岩破碎带的探地雷达图像特征。成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院图2.4.39 基岩破碎带探地雷达图像 成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院返回返回返回返回（2）桩基础下异常性质判断）桩基础下异常性质判断本本场场地地为为紧紧靠靠长长江江的的滩滩地地，为为防防洪洪在在地地表表下下填填充充了了大大量量杂杂填填土土。当当杂杂填填土土中中存存在在建建筑筑垃垃圾圾等等杂杂物物时时，便便形形成成了了与与周周围围介介质质差差异
12、异极极大大的的强强、宽宽反反射射波波，这这类类异异常常没没能能在在周周围围测测线线形形成成有有规规则的排列，故定为硬性杂物，见图（则的排列，故定为硬性杂物，见图（a）。）。当当杂杂填填土土堆堆积积比比较较疏疏松松，形形成成杂杂填填土土中中的的不不密密实实区区，这这类类填填土土可可能能是是生生活活垃垃圾圾等等细细软软物物质质，形成同相轴杂乱的反射波，见图（形成同相轴杂乱的反射波，见图（b）。）。成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院图2.4.41 三种地下异常的探地雷达图像 成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院返回返回返回返回（2）地下顶管前方障碍物探查）地下顶管前方障碍物探查图图2.4.43为为1#管超前探测环形剖面雷达图像，管超前探测环形剖面雷达图像，图为图为1#管线地表剖面的雷达图像管线地表剖面的雷达图像 成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院成都理工大学信息工程学院