探底雷达在城建工程中的应用
随城建规模和复杂程度的增加,准确探明地下纵横交错的管线分布(管线仪对PVC管的探测效果不理想)变得十分必要和急迫。而探地雷达正可利用管线和埋藏环境的介电特性差异(金属管道将对入射电磁波产生强反射,而对于塑料管,由于管内存在的空气与周围土壤的介电特性也存在很大差异,在探测剖面上会出现典型的“双曲线”管道反映),确定管线的埋藏位置。
地下溶洞或不良地基的探测
1997年,山东临沂市的某厂区部分道路和厂房内路面出现裂纹和塌陷,怀疑地下分布有溶洞等地质不良体。地震局地球物理勘探中心(郑州)受托进行勘察,探测时采用国产LTD型探地雷达配以100MHz天线。从图7的探地雷达图像上可以看到,5米以上为地表层(相对介电常数设为9),以下为灰岩。无反射或反射较小处对应无溶蚀的致密灰岩,强反射轴或典型的双曲线(地下16米处)指示存在溶蚀裂隙或溶洞。后对指示的空洞开挖验证深度为18米,并对其它指示溶洞施以钻孔灌浆处理,消除了因地面开裂或沉降可能导致厂房倒塌的隐患。
探地雷达的应用和发展前景
传统的地下目标探测方法,比如钻芯法、锥探法等,不仅具有破坏性,而且效率低、准确性差,市场的要求和相关技术的不断发展,使得众多无损探测方法得到快速发展,并逐渐成为行业检测规范的主角。无损探测方法主要集中在传导类电法和波动类方法上,除探地雷达外,其余的方法在现场都是采用点测,其分辨率和测量速度受到影响,而探地雷达可灵活选择连续或者点测方式进行工作,并且具有分辨率高、操作方便的优点,近几年得到如火如荼的发展。
探地雷达从20世纪初,随电子技术和数据处理技术的发展,其体积越来越小,从起初的肩扛手抬,到现在一个人就可以轻便的操作和检测;其功能从探测冰层厚度(当时的工作信号频率较低)到现在的“全面开花”,在军事和众多民用部门都可见到它的影子;其技术指标也得到极大的提高,如利用高频天线进行公路面层厚度检测时,垂向分辨率可达到毫米级,利用低频天线探侧深层目标时,探测深度可达到几十米
理论研究方面,目前仍相对地集中在信号处理上。为了识别图像或对图像进行地质解释,大量新的数据处理方法,诸如分形、神经网络、小波分析等得以利用。通过人工判读和对地下介质的正演,正在开展系统技术的有关研究。与地震勘探工作相似,探地雷达探测体的正反演研究也正在进行之中,希望借助于GPR资料了解岩土的成分、压实度、含水率等结构性参数。
但不可否认,随现场检测指标要求的不断提高,探地雷达对付强衰减介质的本领、解决地下目标的复合反映及多解性的能力方面亟待提高,这也为探地雷达技术的发展指明了方向。一方面,探地雷达主机和天线的结构要有突破性变革,以提高穿透力和适应成像探测的要求(长江水利委员会和电波传播研究所正合作研制的相控阵雷达,就是一个良好的尝试);另一方面,脉冲源技术、高效收发机和低噪声取样技术等也要进一步发展,以提高探测分辨率和探测效率;后,作为探地雷达资料得到应用的一个重要环节,探地雷达数据处理方法和理论应尽快从借鉴和学中走出来,形成探地雷达自身的一整套探测原理、数据处理解释及应用的理论体系,终实现建立探测快速准确、成果显示直观的“基于探地雷达技术的目标自动识别系统” 的发展目标。
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