地质雷达课件.ppt

1、探地雷达是一种高科技地球物理探测仪器，已广泛应用于高速公路和机场的路面质量检测。隧道、桥梁和水库的检测；地下管道、地下建筑检测等许多工程领域。探地雷达利用一根天线发射高频宽带电磁波，另一根天线接收地下介质界面的反射波。当电磁波在介质中传播时，它的路径、电磁场强度和波形将随着它所通过的介质的电特性和几何形状而改变。因此，根据接收波的传播时间(也称为双向传播时间)、振幅和波形数据，可以推断地下介质的分布。基本原理探地雷达由发射部分和接收部分组成。发射部分由产生高频脉冲波的发射器和向外辐射电磁波的天线(Tx)组成。电磁波通过发射天线以6090的波束角发射到地面，电磁波在传播过程中遇到电界面时被反射。

2、反射波由位于固定位置的接收天线(Rx)接收，同时，接收天线也接收沿岩层表面传播的直达波，反射波和直达波由接收器同时记录或在终端显示。图1探地雷达探测原理示意图已知地下介质中的波速V时，目标的深度Z可以根据精确测量的传播时间t由上述公式计算出来，公式中x值即收发距离在剖面测量中是固定的；v的值可以用广角法直接测量，或根据近似计算公式：c是光速；是地下介质的相对介电常数。波的双向传播时间由反射脉冲和发射脉冲之间的延迟决定。雷达模式通常以脉冲反射波的形式记录下来。波形的正负峰值以黑白或灰度或彩色表示。这样，同相轴或等色线就能形象地代表地下反射界面。在波形记录中，每个测量点记录测线垂直方向的波形，这构

3、成了雷达剖面。由于探地雷达电磁波主要在非理想介质中传播，其衰减速度非常快，这就构成了雷达应用的主要障碍，即探测深度有限。电磁波电场强度随距离的衰减规律是：其中，是介质的吸收系数，它与介质的电学性质和频率有关，可以写成，趋肤深度，2。发展历史和现状、(1) GSSI、SIR-20高速高精度多通道透视雷达、美国地球物理勘探公司SIR-3000便携式探地雷达。1)美国地球物理勘探公司gssi，1)美国地球物理勘探公司gssi，1)美国地球物理勘探公司gssi，2)瑞典mala公司的RAMAC系统，2)瑞典MALA公司的RAMAC系统，2)瑞典MALA公司的RAMAC系统，2)瑞典MALA公司的RAM

4、AC系统，2)瑞典MALA公司的ramac系统。2)瑞典MALA公司的RAMAC系统，2)瑞典MALA公司的RAMAC系统，2)瑞典MALA公司的RAMAC系统，3)国内仪器，中国无线电波传输研究所青岛分院：Ltd-3，3)国内仪器，3)野外工作方法，探地雷达野外工作，必须根据被探测物体的状态和地质环境选择合适的测量参数，1)剖面法，2)多次覆盖法，3)广角法，3.1测量法，1)， 剖面法是一种测量方法，其中发射天线(t)和接收天线(r)沿测量线以固定距离同步移动。 当发射天线和接收天线之间的距离为零时，即发射天线和接收天线合二为一时，称为单天线形式，反之亦然。剖面法的测量结果可以用探地雷达时

5、间剖面来表示。图像的横坐标记录了天线在地面上的位置；纵坐标是反射波的双向计时，表示t所需的时间此时，不同天线距离的发射天线和接收天线可以在同一条测量线上进行内部复测量，然后将测量记录中相同位置的记录叠加，可以提高深部地下介质的分辨率。广角法，当一根天线固定在地面某一点上，另一根天线沿测线移动时，记录地面不同界面反射波的双向传播时间，称为广角法。该测量的目的是计算地下介质的电磁波传播速度。探地雷达数据处理的目标是抑制随机和规则的干扰，以最大可能的分辨率在探地雷达图像剖面上显示反射波，提取反射波的各种有用参数(包括电磁波速度、振幅和波形等)。为了帮助探地雷达和反射地震依靠脉冲回波信号，其子波的长度

6、由发射源控制。当脉冲在地下传播时，能量会产生球形衰减，这种衰减也会由于介质对波能的吸收而减弱。当地下介质不均匀时，也会发生散射、反射和透射。因此，数字记录的探地雷达数据类似于反射地震数据，许多有效的反射地震数字处理技术可以通过一些变化应用于探地雷达数据的处理。4.数据处理和数据解释4.1数字滤波为了在测量过程中保留尽可能多的信息，探地雷达通常采用全通记录方式，这样有效波的干扰也同时被记录下来。为了去除数据中的干扰信号，有必要采用数字滤波的方法。数字滤波是根据数据中有效信号和干扰信号频谱范围的不同来消除干扰波。如果有效信号的频谱分布与干扰信号的频谱分布有明显的界限，则可以根据特定干扰信号的分布设

7、计合理的滤波器，从而得到滤波结果。根据干扰信号的不同频谱分布，可以采用低通、高通或带通方法。4.1。如果噪声的频谱分布只有高频成分，可以使用以下滤波器将其滤除：其中为高截止频率。1)低通滤波，4.1数字滤波，2)高通滤波。如果噪声的频谱分布只有低频成分，可以使用以下滤波器将其滤除：其中为低截止频率。4.1数字滤波、3)带通滤波。如果噪声的频谱分布同时具有低频和高频分量，可以使用以下滤波器将其滤除：4.2雷达数据的偏移处理。探地雷达和反射地震方法一样，接收地下介质界面的反射波。只要地下介质界面上反射点偏离测点的法线平面穿过测点，就可以记录下来。在数据处理中，需要将雷达记录中的每个反射点移动到其原

8、始位置。这种处理方法称为偏移归位处理，偏移处理后的雷达剖面能够反映地下介质的真实位置。4.2雷达数据偏移处理，4.2雷达数据偏移处理，原始数据的雷达剖面，偏移后的雷达剖面，内容回顾，1。基本原则，2 .发展历史和现状，3现场工作方法，1。剖析方法2。多重覆盖3。广角方法，4。数据处理和数据解释、内容审查、4.1数字滤波、4.3雷达图像增强处理、4.3雷达图像增强处理、1)振幅恢复、2)通道内均衡、3)通道间均衡、4.3雷达图像增强处理、1)振幅恢复，由于波前扩散和电磁波被介质吸收，雷达接收记录的反射波振幅在时间轴上逐渐衰减。为了使反射振幅仅与反射层相关，需要振幅恢复。4.3雷达图像的增强处理，

9、2)道内平衡，处理雷达数据后，通常浅层能量很强，深层能量很弱，难以输出和显示信息。为了清晰地显示浅层、中层和深层，道内平衡可以解决一个问题信道内均衡的基本思想是将每个信道中的强波按一定比例压缩，将弱波按一定比例增加，从而将强波和弱波的幅度控制在一定的动态范围内。因此，记录的振幅值可以乘以不同反射部分的不同权重系数。4.3雷达图像增强，2)通道内均衡，2)通道内均衡，4.3雷达图像增强，2)通道内均衡，4.3雷达图像增强，3)通道间均衡。一般来说，由于接收条件的不同，雷达记录信道间的能量。信道间均衡的基本原理与信道内均衡的基本原理相同，只是信道内均衡改为信道间的加权，使每个信道的能量在一定范围内

10、达到平衡。在计算平均振幅时，将一个记录分成几组，每组为一个轨道(奇数)，计算出的平均值的案例数作为加权系数，用于对轨道的中心轨道进行加权。平均振幅是通过计算每个通道的平均振幅，然后将每个通道的平均振幅相加并除以得到的。4.3雷达图像的增强处理、3)轨道之间的均衡、4.4雷达数据的解释和地质雷达数据的地质解释是地质雷达测量的目的。然而，探地雷达数据反映了地下介质的电性分布。要将地下介质的电性分布转化为地质体的分布，必须将地质、钻井、探地雷达等相关数据有机地结合起来，建立勘察区的地质地球物理模型，从而获得地下地质模型。1)时间剖面解释方法，2)雷达波速计算，4.4雷达资料解释，1)时间剖面解释方法

11、，1)时间剖面解释方法，1)时间剖面解释方法，1)时间剖面解释方法。随着电子技术和数字处理技术的发展，探地雷达的分辨率和探测深度都有了很大的提高。探地雷达已经广泛应用于工程地质调查、灾害地质调查、基础施工质量检测、考古调查、管道检测、公路工程质量检测等领域。(1)目标特性和环境分析、施工准备；(2)测量网的布设；(3)天线中心频率的选择；(4)时间窗的选择；(5)采样率的选择；(6)测点之间的距离；(7)天线间距的选择；(8)天线方向的定向；(5)探地雷达的选择5.2，探测灰岩含水层，5.3，探测巷道围岩松动圈，5.4，探测巷道冒落的影响范围，5.5，探测衬砌质量，评估衬砌厚度。首先，在探地雷

12、达剖面上确定混凝土与岩石界面之间反射波的同相轴，读取反射波的双向传播时间，根据公式HVt2计算混凝土衬砌厚度。速度v可通过裸眼井段进行校准；根据探地雷达反射波的振幅、相位和频率特性，压实度的评价可分为两类。雷达截面上松散混凝土波形混乱，同相轴断裂；在雷达剖面上，混凝土与围岩界面处反射波的同相轴为弧形，偏离相邻通道。根据这一特性，可以计算出空腔的范围。由于爆破引起的围岩表面不均匀，在确定空隙时，应仔细分析和确认断面上的异常情况。5.5吉林省长春市四平高速公路衬砌检测采用沥青路面，路面下有碎石垫层。路面分三次铺筑，设计路面厚度为25厘米。工程竣工前，用探地雷达探测路面厚度。探测中使用的探地雷达为S

13、IR-2，天线工作频率为900兆赫。下图为公路某路段的探地雷达探测剖面图。图中的强反射是沥青面层与碎石垫层之间界面的反射。根据反射界面的双向行程时间和电磁波在沥青路面中的传播速度计算路面厚度。通过实验标定和统计得到沥青路面的速度。试验结果表明，由于二灰碎石垫层的疏松，沥青路面的厚度变化很大，最薄处为26厘米，最厚处为43厘米。路面厚度指标符合设计要求。5.6公路检查、5.6公路检查、5.6公路检查、5.6公路检查、探地雷达不仅可以检测路面的厚度，还可以检测路基的隐患(空洞、裂缝等)。)和桥涵质量。一些学者研究了电磁波特性与道路压实度、强度和含水量的关系，并利用探地雷达对道路压实度、强度和含水量进行了检测，取得了良好的检测效果。5.6高速公路检测、5.7铁路路基检测、5.7铁路路基检测、5.8蚁巢和洞穴检测。由于碾压不准确、水库水饱和或动物危害等因素，坝体经常出现土洞、动物巢穴等隐患。例如，白蚁巢是我国南方省(区)水利工程中常见的隐患。白蚁主巢的直径一般为4060厘米，最大的可达几米。主巢周围分布着数十个甚至数百个卫星苗圃，它