地质雷达在地下管线探测中的应用.docx

地质雷达在地下管线探测中的应用【摘要】掌握城市地下管线的分布、走向和埋深等信息具有重要的意义但是使用传统金属管线探测仪无法满足探测要求。本文在简要介绍地质雷达的工作原理后结合实际工程实例说明了地质雷达在地下管线探测中的作用。【关键字】地质雷达；地下管线；探测；应用；中图法分类号P642；文献标志码A引言城市地下管线是现代城市的主要传导设备、重要的基础设施担负着信息传输、能源输送等工作而地下管线属于隐蔽性工程我国现有的地下各类管线资料残缺不全精度不够给建设施工造成很大的不便。由于大量非金属管线的广泛应用使用传统金属管线探测仪无法满足探测要求因此对于非金属管线和较深管线来说地质雷达的作用就更加重大。一、地质雷达工作原理地质雷达利用超高频电磁波探测地下介质分布工作原理是：发射天线以宽频带短脉冲形式向地下发射电磁波地下介质将一部分电磁波反射回地面并被接收天线所接收地质雷达所接收的信号就是地下介质所反射回来的电磁波信号当遇到电性差异较大的界面或目的体时通常产生较强的电磁波信号通过分析反射电磁波信号的能量、频率等参数就可以区分地下有电磁差异的目标体。图1地质雷达工作原理示意图图2地质雷达记录的回波曲线电磁波的传播取决于物体的电性物体的电性中有电导率μ和介电常数ε前者主要影响电磁波的穿透（探测）深度后者决定电磁波在该物体中的传播速度因此所谓电性介面也就是电磁波传播的速度介面。不同的地质体（物体）具有不同的电性因此在不同电性的地质体的分界面上都会形成电性介面雷达信号传播到电性介面时产生反射信号返回地面通过接收反射信号到达地面的时间就可以推测地下介质的变化情况。地质雷达在勘查中的基本参数描述如下：1）.电磁脉冲波旅行时式中：z-勘查目标体的埋深；x-发射、接收天线的距离；v-电磁波在介质中的传播速度。2）.电磁波在介质中的传播速度式中c―电磁波在真空中的传播速度（0.3m/ns）；―介质的相对介电常数―介质的相对磁导率（一般）。3）.电磁波的反射系数电磁波在介质传播过程中当遇到相对介电常数明显变化的地质现象时电磁波将产生反射及透射现象其反射和透射能量的分配主要与异常变化界面的电磁波反射系数有关：式中r―界面电磁波反射系数；―第一层介质的相对介电常数；―第二层介质的相对介电常数。4）.地质雷达记录时间和勘查深度的关系式中z―勘查目标体的深度；t―雷达记录时间。二、数据处理与图像分析（1）雷达数据的采集是分析解释的基础数据处理则是提高信噪比将异常突出化的过程。将野外采集的地质雷达数据传输至计算机中应用配套地质雷达处理软件进行处理。预处理即标点的编辑、文件头参数设定及距离均一化进行标点的编辑主要是将漏打的标点补上多余的删除使隧洞内所标桩号与雷达图像上的标点对应起来在此基础上编辑文件头设定适当的参数并进行距离均一化。经过预处理后便可进行滤波、反褶积等处理由于雷达接收到的电磁波频率范围较宽有一部分高频和低频的干扰波因此必须根据天线的中心频率确定滤波通道进行滤波处理；反褶积主要是压制强反射体等的多次反射从而达到突出有效信息压制干扰波的目的得到异常较明显的雷达图像。（2）地质雷达图像的分析有定性和定量两种定性分析主要是从彩图及波形图对探测范围内的异常体进行判定确定异常体的属性定量分析主要是用于对目的体的埋深、规模大小等的确定。异常体深度的确定主要依赖于电磁波在介质中的传播速度的确定。根据实测雷达图像确定电磁波双程走时；电磁波速度则是根据电磁波在介质中的介电常数ε来确定从而计算出目的体的位置。对探测体进行雷达扫描形成基本的波形图像根据电磁波波形、振幅大小及电磁波同相轴连续性的好坏来判断探测体内是否存在缺陷。如果被探体内有空洞、不密实等不均匀体存在就会在雷达图像上出现强反射异常主要表现为反射能量强同相轴连续性较差等特点。三、在四川某工地的应用情况作者在本文例举了某工区地下污水管道地下地球物理勘探工作使用了地质雷达对拟建场地进行了高频电磁法物探工作。本次勘察工作的目的是对测区内的电力、电信、给水、排水、燃气、热力、工业、不明管道管线进行普查工作查明其在地表的平面位置、埋深、走向、性质等属性为工程地质评价和设计提供依据。图3非金属管道探测图非金属管线一般为混凝土管、塑料管等其导电性差而道路下土层中通常含地下水因此地下土层的电导率相对非金属要明显低当遇到发射波时非金属管线也会产生明显的反射波不过