地质雷达简介.docx

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1、地质雷达简介学校：大连大学院系：建筑工程学院学号：11344004姓名：赵阳豪日期：2023 年 9 月 17 日地质雷达简介地质雷达是目前区分率最高的工程地球物理方法，在工程质量检测、场地勘察中被广泛承受，近年来也被用于隧道超前地质预报工作。地质雷达能觉察掌子面前方地层的变化，对于断裂带特别是含水带、裂开带有较高的识别力量。在深埋隧道和富水地层以及溶洞发育地区，地质雷达是一个很好的预报手段。1 进展及现状基于电磁反射原理解决各种地下目标的探测问题, 这种设想最初可追溯到1937 年 4 月 29 日公布的一个美国专“Electromagnetic prospecting method (电磁

2、探测法) ”。该专利描述了一种地震探测法的电磁模拟系统。尽管这一专利当时并未付诸有用,但从制造的角度说, 它却开了地质雷达探测技术的先河。因此可以讲, 利用电磁反射原理探测地下目标的设想几乎是和地对空雷达的制造同时消灭的。只不过由于受社会、经济、技术等诸因素的制约, 二者在有用化进程方面存在显著差距。直到本世纪 50 年月, 美国才领先开头地质雷达的可行性方案争论; 60 年月进入有用性试验争论; 到 70 年月, 地质雷达正式进入有用化阶段, 主要是用于地面解决各种工程地质问题, 如探测各种管线、混凝土钢筋等地下掩埋体, 以及地基浅部地质状况等。70 年月美国地球物理勘探公司(GSSI) 开

3、发出了第一个真正投入市场的地质雷达系列 Subsurface Interface Radar system (地下界面雷达系统) , 简称 SIR 系列。这是地质雷达正式进入有用化阶段的主要标志。SIR 系统曾获美国专利, 同时还在别的几个国家申请了专利, 一度成为地质雷达的主导产品。随后, 日本、加拿大等国纷纷在 SIR 技术的根底上, 开展对地质雷达探测技术的争论。1983 年, 日本的原坂山等人探讨了地质雷达在地基探测中的有用性, 继而将SIR 产品改型为OAO 系列产品。70 年月末, 加拿大 A2Cube 公司的 Annan 和 Davis 等人, 针对SIR 系统的局限性以及野外实

4、际探测的具体要求, 在系统构造和探测方式上作了重大改进, 大胆承受了微计算机掌握、数字信号处理以及光缆传输高技术, 进展成了 EKKO GroundPenet rating Radar 系列产品, 简称EKKO GPR 系列。EKKO 系列的先进性主要表达在: 系统构造紧凑轻松, 微机程控技术和地震数字处理技术的引入,使其终端信号处理力量较强。该系列产品的消灭, 预示着地质雷达探测技术更加趋于成熟, 更加走向有用化。此外, 瑞典地质公司(Swedish Geological Company)的 Clson 等人在1982 1987 年间, 开发出了称之为 RAMAC 系列的数字式钻孔雷达系统。

5、该系统与 EKKO 相比, 除探测方式有所不同外, 其设计思想和系统组成几乎如出一辙。我国地质雷达的争论工作开头于 70 年月中期。由煤炭科学争论总院重庆分院高克德教授为首的地质雷达专题争论小组, 针对煤矿生产的特点, 独辟蹊径, 研制开发出了具有自己特色的地质雷达系列产品KDL 系列矿井防爆地质雷达仪, 为我国在地质雷达技术领域争得了一席之地。目前, KDL 系列产品不仅在煤矿井下, 而且在大路隧道、市政建设等方面都产生了较大影响, 并开头推广使用, 角逐国内外市场。综上所述, 地质雷达技术进展至今, 国外可以美国的 SIR 系列和加拿大的 EKKO 系列为代表, 国内则唯以 KDL 系列为

6、典型。这三大系列产品各有特色, 互有短长。2 主要应用领域工程场地勘察地质雷达最早用于工程场地勘查，解决松散层厚度分布，基岩风化层分布， 以及节理带断裂带等问题。有时也用于争论地下水分布，普查地下溶洞、人工洞室等。在粘土补发育的地区，探查深度可达 20m 以上，效果很好。埋设物与考古探察地质雷达场地勘测剖面考古是地质雷达应较早的领域，在欧洲有成功的实例，如意大利罗马遗址考古、中国长江三峡库区考古等工程都应用了雷达技术。利用雷达探测古建筑根底、地下洞室、金属物品等。在现今城市改造中，有时也需要了解地下管网，如电力管线、热力管线、上下水管线、输气管线、通信电缆等，这对于地质雷实是很简洁的。目前地质

7、雷达为地下管线探测进展了高区分 3D 探测系统及软件，如PATHFINDER 雷达、RIS-2K/S 等雷达都可以胜任这类工作，不但可探测到水平位置分布，还可以确定其深度，得到三维分布图。雷达考古雷达探测管道工程检测近年应用领域急速扩大，特别是在中国的重要工程工程中，质量检测广泛承受雷达技术。铁路大路隧道衬砌、高速大路路面、机场跑道等工程构造普遍承受地质雷达检测。用于检测衬砌厚度、脱空和空洞、渗漏带、回填欠实、围岩扰动等问题。检测厚度精度可达厘米级。衬砌厚度检测工程质量检测KK229900+556700衬砌脱空区检测金属矿化带勘查对于浅表的金属矿化带、断层蚀变带以及掌子面四周的金属矿化带，可以

8、用地质雷达探测。矿化带金属及氧化物、硫化物富集，电磁性质差异明显，电磁波反射清楚，可为找矿体供参考。以下是山东界诃金矿查找断裂蚀变带金矿的例子。地质雷达探测金属矿化带隧道超前预报随着西部大开发进程的加快，西部的大路、铁路、水电等建设工程增多，大局部建设在高山峡谷地区，隧道工程数量巨大。为保证隧道施工中的人员、设备安全，保证工期和质量，节约经济投资，需要进展隧道地质超前预报。目前的超前预报是承受地震、雷达探测与地质争论相结合的方法。地震预报掌子面前 100m 左右，地质雷达预报 20-30m 范围内。目前阶段预报的准确率不等，很大程度上依靠于阅历。下边是大路隧道掌子面上地质雷达的探测预报纪录。隧

9、道超前预报探到的富水区3 国内外争论单位国内：爱迪尔道路雷达青岛 22 所 LTD-3 型探地雷达骄鹏公司 GEOPEN 型地质雷达北京矿大争论生院煤矿地质雷达国外：美国 GSSI 公司和美国劳雷工业公司英国雷迪公司和英国 ERA 公司 SPRSCAN 雷达意大利 IDS 公司 RIS-2K/MF 雷达加拿大探头与软件公司 PLUSE-EKKO 雷达日本 OYO 雷达注：美国地球物理探测公司GSSI，创始于 1969 年，世界上第一家专业制造商业探地雷达的公司，全球销量超过 3500 套，市场 80%，中国销量超过 280 套， 中国 60%。4 相关设备名称型号和图片参数设备 1名称：双通道

10、双频管线探测雷达意大利 型号：Detector DUO用途：意大利 IDS-Detector DUO 双通道双频管线探测雷达承受型的双频(250MHz+700MHz)天线阵，在一张雷达图上就能同时显示深部和浅部地下管线的探测数据，大大提高了探测结果的准确率图片：参数： 通过 10MB/100MB 网卡与笔记本连接 操作系统:Windows XP/2023 运行时间:10 h 天线尺寸:6035cm 重量:15kg 天线:250MHz+700MHz 屏蔽 软件:全中文操作界面 标定:自动设备 2名称：探地雷达系统英国型号：RD1000用途：使用现代雷达技术，可为用户实时显示出包含地下管线埋深和位

11、置的剖面图像，是定位和开挖行业的抱负工具图片：参数： 250 MHz 中心频率可猎取最正确的探测深度 125to375 MHz 带宽高区分率 防护等级：IP66 可在-40C 到 50C 的操作环境下使用 增益调整、颜色设置深度设置、250 MHz 中心频率标定 操作时的尺寸:97 x 110 x 70 cm 运 输 尺 寸:46 x 81 x 71 cm 重 量:23Kg 带保险丝的 12V/9A 标准电池，安全性能好，使用寿命长 常温环境下可使用 6-8 小时设备 3名称：便携式透地雷达(美国) 型号：SIR-3000用途：1)、混凝土测厚和缺陷检测；钢筋透视；2)、市政管道成图；3)、地

12、质调查；4)、冰雪掩盖层厚度探测；5)、查找地下埋设物、考古；6)、地下溶洞， 坝体中空洞和裂缝调查；7)、大路路面、桥梁检测；8)、隧道衬砌厚度和缺陷调查；9)、隧道超前预报检测图片：参数： 单通道实时数字采集处理器探地雷达，操作平台为 Windows CE 主机可适配全部高中低频雷达天线，频率范围从 16MHz 到 2.2GHz 存储器：1G 内存。可插标准 CF 闪耀内存卡 显示器：强光 8.4”TFT 800X600 区分率，64K 彩显 显示模式：线扫描、示波器式 显示方式：实时彩显，彩色/灰阶行扫描，变面积/波形显示，线性扫描方式中可使用 256 种色源来表示信号的幅度和极性 扫描

13、速率：最高可达 300 线/秒 样点字节：8 位或 16 位 扫描样点数：256/512/1024/2048/4096/8192 测量范围：08000ns 自选 增益：手动或自动。15 节点(-20+800dB 可调) 动态范围：120dB 尺寸：315 x 220 x 105mm 左右，重量：4.1kg 电源：要求电池内置，外接电源 10.8VDC，15VDC 迭加：232768 个扫描5 使用方法软件安装 计算机开机时，首先进入 BIOS 设置如 IBM 按 F1 进入，其它参阅计算机使用手册将并口设置为 ECP 方式，端口地址设为 0378。 假设是 Windows XP 或 2023

14、操作系统，应在掌握面板中进入设备治理 器，在并口属性中的端口设置栏：筛选源方案选择“使用指派给此端口的任何中断”，并选择“使用即插、即拔设备”；在资源栏：输入/输出范围选“0378-037F”。 使用软件安装光盘，点击“setup”进展安装，依据安装提示进展安装即可。雷达操作使用 先将电池装到主机和天线上，将光纤分别与主机和天线相连，将并口数据线与主机和计算机相连。 翻开主机和天线上的电源开关。 运行 Groundvision 软件。 当软件的 F5 为红点时，说明系统已经连接好，按 F5 进入参数选择界面。 选择文件要保存的子名目，取文件名。选择使用的天线，触发方式，点击”setting”进

15、展参数设置。 设置采样频率、样点数、迭加次数、采样间距等参数。 按“OK”，再按“Start measurement”进展数据采集。 数据采集完成后，按 F6 或 ESC 键完毕数据采集，退出“Groundvision” 软件。 关闭主机和天线的电源开关，关闭计算机，将光纤和数据线取下。雷达的保养 雷达使用前，要对电池进展充电，充至充电器的指示灯为绿色即可 电池不要充电时间过长或完全用完再充电，随用随充即可 雷达使用时要留意保护光纤和光纤接口，用完后准时将光纤套和接口帽套上，以免进入灰尘，影响数据传输 雷达使用完后，要准时将电池取下 将电子单元与天线连接时或安装电池时，肯定不要让接口处有水 雷

16、达超过半年不用时，要将电池布满电，并将系统连接起来在室内采集一个小时 雷达在现场使用完毕后，要留意清点配件是否齐全，以保证下次能顺当使用6 相关案例大路前期地质勘探实例探测状况：由于云南省华宁盘西国家一级大路的某地段为盘山路，当地技术设计部门为了改进设计方案，需要对该地段岩层中的断裂进展定性定量的分 析，于是我们应用探地雷达技术，使用 40MHz 半屏蔽天线对该地段进展了探测， 为设计和施工供给了指导。由于设计方的要求，我们的最大检测深度设置较小。后处理软件使用的是数据绘图与分层分析软件 IDSGRED/Layer。大路地质勘探雷达图上图为实测得到的雷达图，从雷达图上可以清楚地看到断裂的走向，图中红线表示采集标记线，蓝色方框表示断裂的位置。40MHz 非屏蔽天线探测雷达图在意大利一个采石场应用 40Mhz 天线，图中蓝圈内标示出一个断裂带。附图：地质雷达工作机理图