地质雷达检测技术及应用

地质雷达检测技术及应用（精选20篇）

1.地质雷达检测技术及应用 篇一

地质雷达检测道路结构的理论及应用分析

探讨地质雷达在道路无损检测应用上的基本原理和雷达波传播速度计算的常规方法，进一步分析道路结构及其电磁波的.反射特性，以及如何根据已知的雷达资料计算道路的各种结构参数，这对实际工作具有一定的指导意义.此外，针对地质雷达实际波形的复杂性，指出了常规反演方法满足不了当前道路无损检测的精度要求的缺陷，为此，提出了特定的处理方法――振幅补偿法，并在长益高速公路、长沙绕城路等路段得到应用.结果表明：作者采用的方法是实际可行的，可满足目前道路工程无损检测的要求，该方法可在实践中加以推广应用.

作 者：杨天春 吕绍林 伍永贵 YANG Tian-chun L? Shao-lin WU Yong-gui 作者单位：中南大学资源环境与建筑工程学院,刊 名：中南工业大学学报(自然科学版) ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF CENTRAL SOUTH UNIVERSITY OF TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE)年，卷(期)：32(2)分类号：P631.325关键词：地质雷达 道路结构 无损检测 振幅补偿法

2.地质雷达检测技术及应用 篇二

1.1 探地雷达具有以下技术特性

1.1.1 它是一种非破坏性探测技术, 可以安全地用于城市和正在建设中的工程现场, 工作场地条件宽松, 适应性强。

1.1.2 抗电磁干扰能力强, 可在城市内各种噪声环境下工作, 环境干扰影响小。

1.1.3 具有工程上较满意的探测深度和分辨率, 现场直接提供实时剖面记录图, 图像清晰直观。

1.1.4 便携微机控制数据采集、记录、存储和处理。

1.1.5 由于使用了高频率, 电磁波能量在地下的衰减较强烈, 若在高导厚覆盖条件下, 探测范围将受到限制。

1.2 工程场地勘察

地质雷达最早用于工程场地的勘查, 包括重要工程场地、铁路与公路路基, 用以解决松散层分层和厚度分布, 基岩风化层分布, 以及节理带断裂带等问题。有时也用于研究地下水水位分布, 普查地下溶洞、人工洞室等。但由于受自身原理等因素影响, 其探测深度还目前还不能满足大多数工程场地的勘察需要。

1.3 埋设物与考古探察

考古是地质雷达应较早的领域, 利用雷达探测古建筑基础、地下洞室、瓷器、金属物品等, 在国内外有很多成功的例子, 如意大利罗马遗址考古、中国三星堆、长江三峡库区考古等项目都应用了雷达技术。

1.4 工程质量检测

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项目中, 质量检测广泛采用雷达技术。铁路公路隧道衬砌、高速公路路面、机场跑道等工程结构普遍采用地质雷达检测。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。由于雷达检测具有分辩率高、数据采集方便快速、可信度高等优点, 因而其应用也最广, 技术最成熟。

1.5 金属矿化带勘查

对于浅层的金属矿化带、断层蚀变带以及掌子面附近的金属矿化带, 可以用地质雷达探测。矿化带金属及氧化物、硫化物富集, 电磁性质差异明显, 电磁波反射清晰, 可为找矿体供参考。

1.6 隧道超前预报

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, 需要进行隧道地质超前预报。目前的超前预报主要是采用地震 (TSP) 、雷达探测与地质研究相结合的办法。TSP预报掌子面前100m左右, 地质雷达预报20-30m范围内。

1.7 地下管网探测

在现今城市改造中, 经常需要了解地下管网, 如电力管线、热力管线、上下水管线、输气管线、通信电缆等, 这对于地质雷达是很容易的。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。

2 雷达技术的研究及探测仪器的发展

利用雷达对空间目标的探测已发展成为一项成熟的技术, 并被广泛应用在各种军事及民用领域中。随着人类对自然界认识的逐步深化, 人们对地下世界的探知要求变得越来越迫切与深入。早在1904年德国人就采用了电磁波探测地下的金属物体, 到1956年, J.c.Cook又提出了应用无载频脉冲雷达探测地下目标。随着科学技术理论与应用实践, 瞬态无载频脉冲雷达技术得到了较快的发展, 并在70年代中进入了实际应用阶段。

我国从80年代中期开始进行探地雷达技术的研究和试验, 最初用于军事地雷的探测。经过十几年的研制攻关, 在雷达硬件设备、信号处理、目标成像等方面取得重大进展和突破, 特别是成功地实现了对地下目标的三维层析成像, 大大提高了分辨率和清晰度, 使探地雷达在信号处理和成像技术方面进入了世界领先行列。

3 工程中雷达资料的解释及其分析

地质雷达野外数据, 采用“RADAN 6.5”软件包进行处理后输出雷达剖面图。雷达剖面图作为资料解释的基本图件。

3.1 混凝土衬砌层厚度的划分

3.2 空洞与不密实带的确定

3.3 衬砌界面深度的计算方法

按公式H=V×T/2进行时深转换计算, 其中V为电磁波在介质中的传播速度, T为反射波组所对应的双程反射时间, H为衬砌层厚度。

基岩信号特征形态:

浅埋基岩起伏大, 反射波强, 断续特征明显, 与空洞反射有类似之处, 是高速体反射射波, 波相与地面波反向。基岩陷漏柱边界形态清楚, 与岩层水平产状反射波形态形成明显对比。图1

埋葬物波阻抗差异较大, 反射波强, 形态孤立, 埋藏体体积小, 有多次波特征, 说明可能是空的。如果是空的, 第一反射振相是正的;如果是金属的, 第一反射振相是负的, 而且吸收强, 没有多次波。图2

混凝土的信号特征:

400MHz天线的地质雷达剖面图上有一组连续性较好、能量较强的反射波组, 对应了混凝土衬砌 (初期支护和二次衬砌形成一个综合层) 与围岩的分界面 (见图3) 。

空洞和不密实带的信号特征:在雷达时间剖面图上, 将“双曲线”异常解释为衬砌内或回填层内的空洞, 将零乱的团块状或条带状的强反射异常判识为衬砌内或回填层内的不密实带。图4

钢筋网与格栅钢架的图象特征:在雷达时间剖面图上, 钢筋网的特征主要表现为沿垂直方向成密集型的强反射异常而钢架的特征主要表现为沿垂直方向成离散型的强反射异常, 衬彻厚度与脱空的波形特征:

衬砌与围岩之间的脱空区为空气, 与混凝土和围岩的波阻抗差异很大, 反射波正反相间, 波相先兰后红, 反射很强, 脱空区断续蜿蜒, 位置清晰明显, 极易辨别。

隧道围岩结构的波相特征:灰岩是一种节理、裂隙比较发育的岩体, 雷达波可将这种岩体结构清晰的显现出来。节理裂隙断断续续, 反射波高频成分较多, 时强时弱, 断断续续, 反映岩体结构、产状的特征。

摘要：地质雷达 (Ground Penetrating Radar, 简称GPR) 是利用超高频宽频带 (1MHz～1GHz) 短脉冲电磁波探测地下介质分布的一种地球物理勘探方法, 是一种对地下的或结构物内部不可见的目标体或分界面进行定位或判别的电磁波探测技术。

关键词：地质雷达,工程检测

参考文献

[1]赵永贵.地质雷达技术及应用.

[2]于景兰, 王春和, 李海涛.地质雷达在工程质量检测中的应用.

3.地质雷达在隧道结构检测中的应用 篇三

关键词：地质雷达;隧道;检测

中图分类号：U455.39    文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2016）03-0153-01

交通事业作为经济发展的基础，对于促进经济发展来说具有重要的现实意义。随着近些年交通事业的发展，隧道工程开始不断增加，但是由隧道工程所引起的危害也在不断的叠加。比例说：在隧道中会出现漏水的情况、衬砌出现裂损等等情况。这些危害都会对隧道的使用寿命及正常使用带来不好的影响。对此，隧道工程人员一直都在寻求高效的检测方式来治理这些隧道危害。地质雷达方法具有无损性和效率高的特点，当前已经被广泛的应用到工程地质勘测工作中，本课题中我们将主要针对地质雷达在隧道结构检测中的应用展开讨论和研究。

1  地质雷达的基本工作原理

地质雷达技术主要是通过采用介质来对电磁波形成的反射特点，来完成对介质基本结构以及存在的缺陷来完成探测。地质雷达技术的运作主要由控制器、发射以及接收天线组成的。通过电磁波能够反射的基本原理，通过天线来进行电磁波的发射，在波段受到目标体或者界面时将信号回传给天线进行接收，这时在对信号传输的时间进行记录，通过反射的天线以及接收天线方位来对目标体以及界面进行深度及缺陷的计算，具体原理图，如图1所示。

上原理图中，T为发射信号的天线，R为信号接收的天线。二者之间的距离通过X来进行表示（X一般情况下都是比较小的），有时还存在发射和接受信号的天线二者合在一起的情况。原理图中的H则为反射点e的具体深度。波段通过T出发以后，参照几何中的光学原理经过发射点e在返回到地面之后R的时间则为t，假设电磁波在介质之中的传播速度是V。由此，我们也就得出了上述几何关系的原理图。

2  地质雷达在隧道无损检测之中的具体应用

2.1  现场检测关键参数进行确定及数据处理

在进行检测以前，应该对衬砌的混凝土中的介电常数以及电磁波做出有效的现场评定，这样才能够保证在已知的厚度中来对其他的隧道预埋件进行有效的探测，还可以通过在现场进行钻孔来实施检测。对结果进行标定过程中，可以通过如下的计算公式来完成计算：

？着r=（）

v=×109

在上述公式中，具体的代表数值为相对介电常数=0.3双程旅行的时间除以2标定目标体的具体厚度。电磁波的速度=2标定目标的厚度除以双程旅行时间。

2.2  时窗及扫描样点的确认

在进行现场的探测过程中，一定要对探测时窗以及进行的扫描点等相关的参数进行设置。时窗的基本大小对于雷达探测的深度是起到一定决定性的作用，如果选取探测的深度大或小，都将不能够对深度信息进行有效的探测，进而大幅度的降低了垂向的分辨率。在对时窗进行确定过程中可以通过如下的公式来进行确定。

？驻T=·a

式中，？驻T为时窗的具体长度;a为对时窗进行调整的系数;

在对抽样点进行扫描中可以通过以下的公式来进行确定：

S=2？驻TfK×10-3

式中，S为扫描杨的基本点数;？驻T为时窗的具体长度;f为进行接收的天线的中心频率;K为系数。

2.3  数据进行分析及处理

在地质雷达来对隧道结构进行检测，主要是通过高频率的电磁技术来实现物理探测方法，在进行数据采集的过程中，为了更有效保证更多反射波的特点，在频带的记录都是比较宽的，而隧道中得到的雷达数据多少都会受到一些不良因素的干扰，比如说地理环境，雷达自身等。因此，为了有效的规避这些干扰，就需要有效的对探测结果做出准确性的提高，对原始收集和采集到的数据做出有效处理，尽量降低信号的干扰。在对数据进行处理及分析过程中，主要是对预处理以及随后的处理分析。预处理重点囊括文件参数的标记以及桩号的校正，剖面翻转等等相应数据参数的处理。

2.4  隧道检测中目标波组的具体识别

2.4.1  混凝土中的钢结构波形特点

采用金属作为导体与周围混凝土的介质介电常数是存在比较大的差异，此时电磁波的反射强度也非常大的。如果目标提是钢筋那么信号会全部被反射回来。通过使用高频率的天线来进行探测，钢拱架会形成比较清晰的反射弧，呈现出雨伞的形状，反射与相轴的三振相特点非常的相似。具体参考图，如图2所示。

2.4.2  衬砌厚度及空洞的波形特点

在衬砌以及周边的围岩之间会存在空洞区域，与混凝土及围岩的波阻产生相差比较大的，而且反射的波非常强烈，位置也比较明确和清晰。较为典型的地质雷达衬砌的具体图像，如图3所示。

地质雷达隧道的检测技术得到了非常广泛得普及和使用，但在实践中依旧还存在不少的问题，因为地质雷达进行探测过程中支护的表面中存在不平整的情况，这会给记录及检查结果带来的一定的误差，给后期的数据出来带来影响。所以，在进行检测过程中应该做好对天线与衬砌的密封工作，最大限度中保持其移动速度的同步。在对而二衬厚度及精度的介电常数进行选取中，一定要在检查之前对衬砌混凝土的介电常数做出有效的标记。

3   结  语

综上所述，当前在各大隧道施工过程中，都用到地质雷达检测技术;文章通过对地质雷达隧道检测的相关内容做出了简单的阐述和分析，希望能进一步的完善地质雷达检测方法提供可行性思路及建议。

参考文献：

[1] 罗方.地质雷达在隧道健康诊断中的应用[J].长安大学学报（自然科学   版），2006，（3）.

[2] 夏才初，潘国荣.土木工程监测技术[M].北京：中国建筑工业出版社，

2013.

4.隧道工程地质雷达检测分析论文 篇四

【摘要】通过实际工程应用，介绍地质雷达的特点、原理和探测解析方法;在隧道工程的超前地质探测预报以及隧道结构检测的应用中，证明了地质雷达的实用性、先进性及其实际应用中的重要作用。

【关键词】公路隧道;地质雷达;检测;超前预报;应用

1、工程概况

小北山二号隧道为长隧道，按左、右线分离布设。左线隧道起讫里程ZK19+571～ZK21+091，长1520m，揭阳端洞口采用削竹式，洞口设计标高30.353m，惠来端洞门采用削竹式，洞口设计标高17.398m，坡高0.5%～-1.317%，隧道最大埋深约209m。右线隧道起讫里程ZK19+599～ZK21+081，长1482m，揭阳端洞口采用削竹式，洞口设计标高30.493m，惠来端洞门采用削竹式，洞口设计标高17.490m，坡度0.5%～-1.321%，隧道最大埋深约212m。隧道位于丘陵地区，山体地形陡峭，山体植被较发育，山体发育花岗岩孤石，大小不一。隧址区基底主要为燕山期花岗岩，局部见辉绿岩岩脉，覆盖层由粘土、全～强风岩组成，基岩由中~微风化岩组成。隧址区地下水类型主要为潜水，含水层主要为第四系松散层的孔隙及中～微风化岩的风化裂隙。

2、地质雷达的发展及其应用

随着社会的高速发展，有很多的方便加上很多的仪器可以在岩土勘察中使用，重要的方法有弹性波法及其电磁波法。在实际工程当中经常使用的电磁波法就是地质雷达，隧道地震探测仪比较适合远距离宏观的地质问题探测;并且地质雷达方法可以结合高频电磁波而进行非常快的无损伤探测，因此频段非常高的话可以在隧道结构当中进行检测。公路的隧道工程埋深、规模以及数量随着时间的增加而不断地变多，而在施工的过程当中也遇到了很多复杂的工程地质条件。虽然说在设计以前都作了非常详细地质勘察，但是在隧道实际的开挖施工当中，还会有非常多的问题发生的。从这些方面就可以很好地说明，在隧道施工过程当中的围岩稳定性状况以及一些掌子面前方的实际情况，并且做出及时地超前预报。当隧道发生一些事故或者竣工以后，应该结合现行的规范上面要求以及隧道本身的结构特性，不但应该在隧道的表面进行观测以及净空断面进行测量，需要的时候还应该采用地质雷达进行一些更深入的检测，例如围岩的密实完整稳定的情况、钢拱架的分布情况、有无离析以及蜂窝麻面、衬砌混凝土的均匀一致性以及相对应的完整性以及衬砌有效厚度等等。经过实际的情况可以证明，地质雷达技术可以在隧道的施工当中作出非常详细的超前地质预报。现在，地质雷达检测技术已经发展到了单点探测以及连续探测的.实时自动成图。而国外的国家探地雷达基本上是单脉冲雷达，其工作的频率在50到2G赫兹，最为代表性的国家是美国和加拿大。我们国家所生产的一系列地质雷达，结合地下工程的超前预报的特点，采用的是脉冲调制式，这个的探测距离非常大，而且分辨率也非常高，其工作的频率大约在160到220兆赫兹，其探测的距离可以达到40到60米，可以很好地适应超前地质预报以及部分的工程检测。

3、探测的原理以及方法

结合设计的图纸以及设计的任务书按照规定进行开展地质超前预报的工作，其预测应该是沿着隧道纵向三十米的范围以内对一些不安全的地质问题进行检查，对前面的地层岩性变化以及水文地质特征(软弱岩层的分布、断层发育及其影响带、水的赋存情况等)进行探测，对隧道围岩的级别进行分析，并列出一些施工的建议，确保隧道施工的安全，减少一些不必要的损失，为动态的设计提供所需要的地质参数，从而可以更好地为隧道施工进行服务。本次的地质预报使用的是地质雷达系统，运用了空气耦合型100兆赫兹的天线，结合探测的前方岩石的特点以及现场施工的条件，对距离30米左右进行详细地探测。而这次预报的工作面位于ZK19+735里处的地方，使用一些点测的方式，使用一系列的方法对工作面的正前方进行详细地预测。

4、数据的处理以及得出来的结果

对实际测量出来的资料用一系列的软件进行处理分析，再结合现场的岩性所具体的实际情况，选择一个比较适合的相对介电常数，进而得出来一些成果，在成果的解释当中，开始的时候，假如发现了有非常明显的反相位反射波组出现的话，就应该岩性变坏的一个表现;假如发现了有非常明显的正相位强波反射波组出现的话，就应该是岩层岩性变好的一个表现，结合反射波反射强度的实际大小就可以区分反射界面前方介质的一系列的特征。依据雷达数据处理结果并结合地质资料分析得出以下预报结果：(1)掌子面为强风化花岗岩，上方自稳能力差，中部伴随严重掉块，局部潮湿明显，推断围岩级别为Ⅴ级。(2)掌子面右侧前方4~10m(ZK19+739~ZK19+745)区域反射信号强烈，同相轴紊乱，推测此区域与掌子面情况类似，有明显破碎带，围岩完整性差，推断围岩级别为Ⅴ级。(3)掌子面前方10~15m(ZK19+745~ZK19+750)区域反射信号衰退稳定，同相轴平稳但仍存在断开处，推测此区域岩性略微好转，但依旧破碎且含水，推断围岩级别为IV级。(4)掌子面前方15~30m(ZK19+750~ZK19+765)区域信号较弱，加大增益后发现同相轴较为连续，推测此区域岩性好转，级别应为IV级。依据结果给出的建议：(1)ZK19+735掌子面围岩为强风化花岗岩，自稳能力差，局部潮湿明显，中部掉块严重，应严格控制进尺，加强支护，预防坍塌。(2)掌子面前方10m区域围岩与掌子面情况相似，稳定性差，破碎带明显，容易坍塌。严格控制进尺，及时做好初期支护工作并保证强度，防止掉块与坍塌，同时做好排水工作。(3)掌子面前方20m区域后，岩性有所好转。建议采用上下台阶方法，并严格控制进尺，及时做好初期支护工作并保证强度，防止掉块与坍塌，同时做好排水工作。

5、结束语

5.路面雷达检测系统及其应用 篇五

路面雷达检测系统及其应用

结合黑龙江省多条高等级公路交工验收情况,详细阐述了IRIS-L2型路面厚度自动化检测系统的先进性及操作原理、方法.

作 者：邵培东 夏玉超 Shao Peidong Xia Yuchao 作者单位：黑龙江省公路工程质量监督站刊 名：林业科技情报英文刊名：FORESTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：200941(1)分类号：U4关键词：路面厚度 面层 基层 稳定层 雷达检测

6.地质勘查及地质钻探技术论文 篇六

关键词：地质勘查；深部地质；钻探找矿技术；途径

目前，矿业产业经历了多年的发展后地表可直接挖掘的矿产资源越来越少，在这样的形势下，地质勘查和深部地质找矿显得越来越重要。笔者通过调查研究并结合多年的工作经验，在文中着重探讨了深部钻探找矿技术，以期为矿业从业者的工作起到积极的作用。

1地质勘查的主要内容

1.1矿山接替资源

当所开采的矿山出现资源危机，或者由于矿山的开采影响了当地经济的增长，就要开展勘查矿山接替资源的工作。在进行矿山地质勘查的过程中，要综合考虑矿山的类型，选择地质条件优越和市场需求量大的矿山。要深入勘查矿山和矿区的情况，并把这些因素作为寻找矿产的依据。

1.2矿山生产环节

矿山生产环节的地质勘查也是一项重要的工作，第一是对矿山的储量及服务年限进行勘查，目的是为生产企业的开采规划提供依据，这样开采工作才能在科学的指导下开展合理开发；第二是对矿山生产区周边的储矿情况进行勘查，能够为今后扩大矿山生产范围做准备。

1.3矿产的伴生矿及尾矿

矿产的开发工作往往不是针对单一矿种，而是要在开采过程中对低品位矿和新型矿进行综合评估，将与矿山资源共生的其他矿开采出来，这也就是所说的伴生矿和尾矿。

2深部地质找矿技术及地质钻探技术

2.1深部地质找矿技术

传统的找矿技术方法是由表及里进行，也就是从地表开始逐渐深入。这种传统的找矿方式效果不佳，所以，应该不断转变找矿的思路，将先进的技术和精准的设备运用其中，从而对地质的表面和深部构造有一个充分的认识，归纳出地质成矿的规律，再将岩石在属性上的差异考虑在内，使测量的精度有效提升，矿藏的精确度也得到提高。

2.2深部地质钻探找矿技术

（1）X荧光技术。X荧光技术的工作原理是依据射线提供对应的数据结果，特点有灵活性和轻便性，另外在元素品味和成份的获取上也有独特的地方。目前，在地质找矿工作中，X荧光技术的应用越来越普遍，其作用也越来越显著。具体来说，矿物自身具有反射光线，在矿物受到一定波长的作用时就会有射线发出，同时，所放射出的射线具有X元素的特征，能够被X荧光机有效识别。X荧光技术在深度地质找矿工作上具备三点优势：第一，可以将地质的隐伏构造标示出来；第二，可以将矿体的具体方位指示出来；第三，可以将矿体边界勾勒出来，并显示出矿体的厚度。（2）甚低频电磁法。随着找矿工作的不断推进，找矿的面积日益增大，地表的矿产已经被开采的所剩无几，所以，要想获取矿产资源就必须进行深部地质找矿，给矿业企业的开采增大了难度。为了适应当前地质找矿行业的情况，一种新型的找矿方法在深部地质找矿工作中应运而生，即甚低频电磁法。这种方法具有勘查速度快、效率高、灵活性大的优点具体来说，甚低频电磁法的工作原理如下：第一，将所测数据用Fraser滤波进行处理，运用地质找矿规律和矿体赋存规律来确定矿地的方位和形状；第二，预测矿体的赋存方位；第三，提供找矿额度依据。

2.3钻探技术

（1）受控定向及岩心定向钻探技术。前文列举的两种方法都属于地质找矿技术，在深部钻探技术上则要运用受控定向钻探技术。这种技术能够让钻孔按照一定的方向进行，同时能够交叉完成主孔和分支孔的钻进。受控定向钻探技术主要被应用于矿产勘查和盐卤矿等，其钻孔的精度较高，通常在0.5米以内，所以，受控定向钻探技术也被应用于坑道钻探。随着信息技术的不断推广和使用，钻孔设计和数据处理技术也得到提升，钻探技术水平的提高使得钻矿、测量、调试工作可以同时进行。面临地表矿藏不足的现状，深部采矿成为日后发展的趋势，因此受控定向钻探技术在今后的找矿工作中将突显出越来越重要的作用。（2）深部钻探技术的关键。运用深部钻探技术要综合运用钻柱和钻杆，两者交替工作，从而使钻杆所受荷载平衡。在日常养护方面要定期进行探伤检查，并加强钻柱的润滑，将阻力和摩擦力降至最低。在钻探深度上以1500m为界限，一旦超过这个数值，就要使用高强度的绳索取心钻杆，同时，也要将钻杆的壁厚与直径增大。在钻进方法上，深部钻探技术采用的是绳索取心金刚石钻探方式，如果出现掉块和坍塌的现象，要运用高性能的无固相冲洗液和高光谱钻头技术。（3）深部钻探技术的质量控制。在进行深部钻探工作时有两个关键的技术指标，一个是孔斜，另一个是采取率。对于孔斜，要对其斜差加以控制，当钻进深度达到50m的时候，也要对钻孔的方位角和定角加以测量。对于采取率，通常情况下，完整岩层采取率应当高于80%，对于破碎岩层而言，采取率也要大于65%。要结合实际情况采取相应措施来提高采取率。

3地质勘查及深部地质钻探找矿技术存在的问题和改进措施

3.1地质勘查及深部地质钻探找矿技术存在的问题

（1）设备陈旧。目前，我国所采用的钻孔技术同发达国家相比处在落后的状态，大多矿产企业都采用金刚绳索的取心工艺，常常出现机具装备上的不匹现象。除此之外，钻探口径过于单一，极差变数少，当地质结构较复杂时很容易发生事故。（2）人才匮乏。除设备陈旧外，专业从事钻探技术的人员匮乏也是制约钻探技术发展的重要因素。分析钻探从业人员短缺的原因有以下三个方面：一是工作条件较为艰苦；二是工作稳定性差；三是职称评定与职位晋升难度大。

3.2地质勘查及深部地质钻探找矿技术的改进措施

（1）引进工艺。要在有效发挥已有钻探设备作用的基础上不断改进工艺，引进新方法，例如更新钻探设备，改善钻孔顶角问题等。同时，要加强矿业企业与科研机构的合作，不断探讨技术创新和工艺改进。（2）引进人才。要想吸引更多的人从事钻探工作就要采取一定的措施来提高钻探技术人员的待遇。第一，提高薪资待遇，并设立奖金和补助；第二，注重对技术骨干的继续培养，为技术人员的职称评定提供平台；第三，强化技术工作人员之间的沟通交流，为技术水平高、工作业绩突出的人员提供广阔的晋升空间。

综上所述，目前地表浅矿的开采量越来越低，面临这种形势，深入地质勘查技术，推进深部地质找矿技术发展大势所趋。在分析了深部地质找矿技术与钻探技术的基础上总结了当前地质勘查及深部地质钻探找矿技术存在的问题，并提出相应的改进措施，对提升技术水平和开采量都有参考价值。

参考文献

7.地质雷达检测技术及应用 篇七

1 地质雷达检测技术的检测原理

地质雷达检测技术的原理是通过向地下发射脉冲式高频电磁波, 高频电磁波在向下传播过程中, 遇到电性不同的目标, 就会发生散射、反射等现象, 反射回来的电磁波会被地面的接收天线接收, 通过对反射波进行分析处理, 根据反射波的强度、形状、双程旅行时间等参数判断出目标的结构、位置、电性。地质雷达检测技术是利用电磁波脉冲反射原理对公路工程相关结构层的划分、病害检测、预防隐患等工程进行检测, 这是一种非接触式物理检测方法, 能有效地解决多种公路工程的实际问题。其基本原理见图1。

2 地质雷达检测技术的检测依据

地质雷达检测技术是一种无损检测技术, 一般情况下, 常用于公路工程的浅部检测中, 地质雷达检测技术的探测深度比较小, 分辨率高, 因此, 被检测的路段和路段周围介质需要存在电性差, 被检测路段和路段周围的电性差越小, 则反射系数就越小, 反射信号就越低, 反之亦然。目前, 公路的结构层可以分为面层、基层、路基层等3部分, 一般情况下公路表面层常采用水泥混凝土材料或者改性沥青材料修筑, 基层常采用稳定碎石、石灰稳定料、水泥稳定料、水泥混凝土、煤灰石灰粉等材料修筑。据统计, 当公路表面层采用水泥混凝土材料修筑时, 相对介电常数为3~5, 当公路表面层采用改性沥青材料修筑时, 相对介电常数为5~10, 而公路基层的相对介电常数一般不小于8。公路各结构层的介电常数有明显的差异, 这就为地质雷达检测技术的应用提供了有效的检测依据。常见介质电性参数见表1。

3 地质雷达检测技术的误差分析

3.1 反射信号时间误差

采用地质雷达检测技术进行公路工程检测时, 需要对地质雷达检测技术存在的误差进行分析、处理。在进行地质雷达检测时, 要想保证检测结果的准确性, 首先要确保记录的反射时间差准确无误, 这就需要检测人员分析好计算时间的起点。在检测过程中, 检测人员可以将雷达的反射信号触发点当做物理时间的起点, 但这需要检测人员采用合理的方法进行起始零点标定, 从而保证检测结果的准确性。

3.2 公路结构介电常数的标定

公路结构的介电常数对电磁脉冲波的传播速度有直接的影响, 因此, 介电常数是影响测量结果准确性的另一个重要因素, 在进行测量前, 检测人员需要对公路结构进行必要的介电常数标定。常用的介电常数标定的方法有数学计算模型标定、钻芯厚度标定、反射波推导标定等几种方法, 数学计算模型标定是指利用线性模型和均方差模型计算出介电常数, 从而推断出公路各结构层的厚度, 由于这种方法的计算结果误差比较大, 因此, 需要对该方法进行回归修正。钻芯厚度标定是指检测人员利用电磁脉冲波的反射时间差和钻芯方法反推公路结构层的介电常数, 由于公路各结构层材料的性质、压实度、含水量等各不相同, 这就导致介电常数有一定的变化, 因此, 这种标定方法存在一定的偶然误差。反射波推导标定是指通过电磁波反射系数估算公式得出介电常数和反射系数的关系, 从而计算出介电常数, 这种介电常数标定方法会随着公路的施工材料均匀度、纵坡等发生变化, 因此, 这种标定方法标定的介电常数并不能代表整个公路结构层的介电常数。

4 地质雷达检测技术在实际工程的应用

笔者以美国GSSI SIR-20探地雷达为例, 阐述地质雷达在公路工程检测中的应用。

4.1 路面厚度检测

在公路路面施工质量控制的过程中, 施工单位在利益最大化的驱动下, 往往通过减小面层摊铺厚度的方法来获取最大利润, 同时现行公路质量评定标准中路面厚度指标所占权值较大, 属关键控制指标, 因此加强路面厚度指标控制尤为重要。

某一级公路路面1标沥青路面厚度检测, 采用1G空气耦合天线, 采样间隔为1点/m。完成检测后, 我们选择了剖面长度70m的行车道上进行取芯验证。共取芯3个点, 用第一个钻孔的芯样厚度及雷达波传播时间标定速度, 并根据雷达波传播时间计算第二、三个孔位的厚度。结果表明, 第二、三个孔位的计算厚度与芯样实测厚度误差分别为1.2mm和-1.6mm, 说明地质雷达精度完全满足相关规范要求 (图2、表1) 。

目前高等级沥青路面一般分二到三层铺设, 由于底基层和基层允许误差较大, 中、下面层尤其是下面层厚度出现偏差的概率较大。如果在施工期间能及时准确地测出中、下面层尤其是下面层的厚度, 则可适时调整中、上面层尤其是中面层的设计厚度, 以确保面层厚度达到设计要求。因地质雷达具备较高的检测精度, 完全可以通过地质雷达检测技术达到路面施工控制的目的。

4.2 路面病害检测

道路通车运营后, 伴随通车年限的增加、汽车超载及路面老化, 路面会出现各种各样的路面病害。通过对路面进行地质雷达无损检测, 查明病害形成的原因及位置, 可以为下一步路面养护、改建提供第一手资料。

某高速通车后, 某段路面出现多种病害。受该高速公路管理公司的委托, 采用400M屏蔽天线配置的地质雷达对该段高速路面进行了病害检测。该段高速公路路面结构为基层+水泥混凝土板+沥青层, 完成现场检测任务后, 经过对地质雷达图像处理、分析, 本段高速公路路面结构层存在以下病害。

(1) 病害1:基层顶面松散

路面施工过程中基层材料级配不合理、压实度不足以及后期雨水侵蚀和行车挤压等均易造成基层顶面松散、基层与混凝土底板间欠密实。这一病害在左右幅行车道表现较为普遍。图3为基层顶面松散的典型雷达图像, 图中显示基层顶面起伏较大, 呈松散欠密实状。

(2) 病害2:基层沉降, 结构层滑移 (图4)

局部地段由于基层或路基沉降, 在行车荷载作用下造成路面结构层整体滑移。

(3) 病害3:路基沉陷 (图5)

局部路段由于路基沉陷, 造成基层坍落, 顶面起伏较大。

5 总结

地质雷达检测技术具有无损、分辨率高、精度大、效率高等特点, 将地质雷达检测技术应用在公路工程检测中, 能有效地提高检测结果的准确性、科学性。根据实际情况, 选择不同频率天线配置的探地雷达, 能快速、高效地完成检测任务, 提供准确、可靠的检测数据, 从而为公路建设质量控制保驾护航。

摘要：在公路工程检测过程中, 采用地质雷达检测技术能在不损伤公路的前提下, 全面掌握公路路面结构层的状况, 能为公路建设提供科学、全面的依据, 分析了地质雷达检测技术的原理, 介绍了该项技术在公路工程检测中的应用。

关键词：地质雷达检测技术,公路工程,检测

参考文献

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[3]李华, 张庆旺.浅谈地质雷达在公路工程质量检测中的应用[J].黑龙江科技信息, 2011 (26) :140-142.

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[5]林明军.地质雷达在公路工程质量检测中的应用[J].今日科苑, 2010 (16) :127-129.

[6]徐建玲.基于地质雷达检测技术在公路路面厚度应用[J].科学之友, 2011 (03) :49-50.

[7]杨文杰, 杨松.浅谈公路地质雷达检测技术及其在质量监督工作中的应用[J].科教探索, 2008 (08) :208-210.

8.地质雷达检测技术及应用 篇八

【关键词】地质雷达;路基;挡土墙;质量检测

0.前言

路基工程是道路工程中分布最广、项目最多的工程，长、高、大的挡土墙在路基工程中占很大比例。浆砌片石挡墙由于就地取材造价低等原因被广泛采用，挡墙的质量直接影响到线路运行的安全，因此，开展挡墙质量检测是非常必要的，利用地质雷达进行此项检测，具有重要意思。传统的挡墙检测方法多采用开孔或开槽取样验证的方法，这种方法虽然比较直观，但仅为一点只见，代表性差，而且破坏了挡墙的整体性。利用地质雷达法检测墙体厚度变化情况，是一种快速、简便、无损的检测方法，实践证明，此项技术能满足工程质量检测的实际要求。

1.检测原理

地质雷达是利用超高频电磁波探测地下介质分布的一种地球物理勘探仪器，技术上属于电磁波法的范畴，它是利用电磁波在不同介质中的传播和反射特性来进行探测的。由于其具有分辨率高、图像直观、对场地条件要求低等优点，在工程勘察和工程检测领域已得到越来越多的应用。

地质雷达由发射天线、接收天线、信号接收系统和处理系统组成。发射天线向目标物体内发射高频电磁波，当电磁波到达检测体中两种不同介质分界面时（如衬砌界面、空洞、不密实区、钢结构物等），由于上下介质的介电常数不同而使电磁波发生反射和折射。且入射波、反射波和折射波的传播规律遵循反射定律和折射定律。反射回地面的电磁波由接收天线AR所接收并传送至主机放大和初步处理，最后信号储存于计算机中，作为野外采集的原始数据。在室内把野外采集的原始数据通过专业分析软件处理，得到雷达时间剖面图，通过波速校正，可以转换深度剖面图。图谱再经过滤波等处理，可使不同层面清晰地反应出来，同时根据图形特征分析存在的缺陷和目标物的类型。

接收反射信号的强度R和时间历程T用下式表示：

浆砌片石、片石混凝土挡墙墙体的介电常数在4~5之间，其背后填料与墙体之间多为卵石反滤层，介电常数接近1，而回填粘性土的介电常数在9~16之间，因此具备了地质雷达检测挡墙的地球物理前提。

当电磁波通过天线向挡墙表面发射电磁波时，由于不同介质具有不同的物理特性（如介电性、导电性、电磁性等），因此，对电磁波具有不同的波阻抗，进入墙体的电磁波在穿过墙体时，其传播路径、电磁场强度以及波形特征将随所通过介质的电性和几何形体而变化，所以，从接受到的雷达反射波走时、幅度及波形资料可以推断墙体的几何形体及背后的结构（见图1）。

2.数据处理及判别解释

2.1数据处理流程

雷达采集的数据采用“LAYRING”软件包进行处理，处理流程为：数据输入→文件编辑→能量均衡→水平均衡→数字滤波→偏移→时深转换→图形编辑→注释→输出雷达剖面图。

2.2挡墙厚度计算

由于挡墙墙体与反滤层及背后填料的物性差异较大，介电常数不同，电磁波在介电常数不同的界面发生反射，反射波返回表面被接受天线接收，此时雷达主机记录下电磁波从反射到接收的双程旅行时间△t，通过下式计算墙体厚度H。

2.3墙体缺陷及反滤层填筑情况的判释

浆砌片石、片石混凝土挡墙墙体可视为一种复杂而成的复合体系，当墙体的组成材料、施工工艺、内部质量、砂浆标号符合要求时，电磁波在其中的传播速度、信号的频率等参数的测量值应相对稳定。如果某部分墙体存在空洞等缺陷，便破坏了墙体的整体性，电磁波在墙中的“固-气”界面传播时产生绕射波或反射波，与无缺陷墙体比较，显示出波形比较杂乱，从而判定墙体的质量缺陷情况。

由于反滤层有啥卵石组成，其介电常数与墙体的介电常数差别较填土小，所以有反滤层的雷达图像墙体反射界面的反射信号不强，而无反滤层的反射信号很强，以此来判断是否填筑反滤层。

2.4应用效果

对新建铁路XX线路路基挡土墙完整性检测，其目的是通过检测，分析评价路基挡墙厚度、完整性等。本次检测采用意大利意锐公司（RIS）制造的RIS-K2型地质雷达，该仪器具有采集速度快、分辨率高、软件分析功能强大等特点。本中心根据检测目的和施工单位提供的施工及设计资料，采用600MHz的屏蔽天线，以连续记录的方式采集数据，并沿挡墙方向每5米作测量标记。

图2为横测线地质雷达图像，它反映了距路肩3m处横向墙体厚度情况，从图中可看出施工厚度是均匀的；

图3为路堤墙纵测线地质雷达图像，图左侧为墙体上部，图右侧为墙体下部，从图中可明显看出右侧比左侧正常段墙体要厚，符合底宽上窄的基本设计理念，说明施工是符合设计要求的。

3.结论

采用地质雷达法检测技术，先后在多条新建铁路、公路路基挡土墙上进行了挡土墙质量检测的试验研究工作，综合分析判断，相互验证，证明地质雷达法测试是一种快速准确的无损检测方法，对确保行车安全方面有显著的经济和社会效益。随着物探技术的补充完善，测试设备的不断更新换代，路基挡墙检测技术会更加适应日益发展的公路、铁路建设要求。■

【参考文献】

［１］李大心.探地雷达应用［M］.北京:地质出版社.1994.

［２］赵永贵.中国工程地球物理研究的进展与未来［J］.地球物理學进展.2002.17（2）:301-304.

［３］朱德兵.工程地球物理方法技术研究现状综述［J］.地球物理学进展.2002.17（1）:163-170.

9.地质雷达检测技术及应用 篇九

徐州大屯矿区煤田地质钻探泥浆应用技术

在钻探工程中钻孔冲洗是钻探施工的一项重要技术.在钻进过程中,根据实际钻进的地层情况,科学地选用合适的泥浆类型进行冲洗钻孔,以便达到清除孔底岩粉、冷却钻头、润滑钻具、保护孔壁、提高钻效的`目的.结合大屯矿区的地层特点,介绍了钻探泥浆的施工技术.

作 者：孙照引 SUN Zhao-yin 作者单位：大屯工程咨询有限公司,江苏,徐州,221611刊 名：陕西煤炭英文刊名：SHAANXI MEITAN年，卷(期)：“”(3)分类号：P634.62关键词：钻探工程 泥浆 冲洗液 处理剂

10.地质雷达检测技术及应用 篇十

渤海海域地质-地球物理储层预测技术及其应用

勘探形势的发展要求储层预测走向精细化和向寻找隐蔽圈闭方向发展,而要达到此要求,必须将地质理论与先进的地球物理技术相结合.储层预测技术目前已发展到了与三维地震勘探技术相适应的动力控制阶段,这一阶段的储层预测,要求对沉积体的时间控制因素(层序地层)、空间控制因素(坡折、沟谷、调节带)和物源控制因素进行细致研究,并研究它们之间的耦合关系.油气勘探实践表明,以任何单一因素为基础的储层预测模型都是不完整的,只有综合考虑时间、空间、物源三大因素,才能建立起储层预测的最佳模型.在准确控砂模型的.基础上,从地震剖面解释到地震属性的提取、分析都密切结合地质理论,才能准确地进行储层预测.提出了地质-地球物理储层预测技术,总结出了利用该项技术进行储层预测的5个关键点.地质-地球物理储层预测技术在渤海海域古近系储层预测中取得了非常好的效果.

作 者：赖维成 徐长贵 于水 周心怀 Lai Weicheng Xu Changgui Yu Shui Zhou Xinhuai 作者单位：中海石油(中国)有限公司天津分公司刊 名：中国海上油气 ISTIC PKU英文刊名：CHINA OFFSHORE OIL AND GAS年，卷(期)：200618(4)分类号：P61关键词：地质-地球物理储层预测技术 层序地层 坡折 沟谷 物源 地震属性 渤海海域

11.地质雷达检测技术及应用 篇十一

关键词：水工环境；地质勘查；遥感技术；应用；

前言：工程地质勘察研究领域的不断拓展，在能源和矿产资源开发、城市化建设、交通线路和地质灾害预测防治等方面开展了广泛而深人的研究。将系统论、信息论、耗散结构等现代科学方法论渗透到学科领域中。从岩体工程特性研究和岩体工程地质力学的创立，到区域工程地质和区域地壳稳定性研究，再到特殊土结构和工程特性的研究及工程地质勘察的理论和技术方法研究，扩展到环境工程地质和地质灾害研究。现代科学的新技术、新方法在工程地质领域的应用，都极大地促进了工程地质学的发展。

一、当前我国水工环境地质勘查工作现状

当前，我国国土资源部和地质调查局系统正努力开展地质找矿改革发展的相关工作，基本的指导思想是“树立大地质、大服务理念”，打破过去，安于现状墨守成规、自我循环的旧思想，实现冲破传统束缚，突破固有模式，闯出新的路子，促进观念大转变把思想认识切实与中央的指示精神，与提升服务能力，与促进地质找矿重大突破相统一，始终坚定一个目标，即为实现重大找矿突破做好理论准备和体制准备。鉴于此，当今的水文地质、环境地质与工程地质工作，已经发生了一系列重大变化。改革开发以来，以耗竭资源与损害生态环境为代价的。掠夺自然的发展道路，危及了人类的生存与发展，促使人类对于自身行为进行反思，终于认识到，人与自然只有协调相处，才能共存共荣。全面、协调、可持续发展的科学发展观，给水工环地质工作提出了新的要求。针对社会经济发展和生态环境保护中不断出现的实际问题，水工环新领域的调查工作越来越多。如：环境水文地球化学与地方病和人体健康的研究，生物地球化学与土地资源利用规划，农业生态地质研究等城市水工环地质研究需求增加。

二、遥感技术在水工环境地质勘查工作中的应用

任何生产建设工程项目的安排，都应首先查明该地区的水工环境地质条件。在水工环境地质勘查的各个阶段，充分运用航空像片、卫星图像的解译和其它遥感手段，使我们能更准确地掌握该地区地下水形成、贮存、运动特征、水质、水量的变化规律，为地下水利用和排除措施的制订，提供水工环境地质依据。而对于我们的遥感技术，其主要是通过遥感平台上设置的传感器，远距离（不与目标接触）接收目标反射线或发射的各种不同波段的电磁波信息，经过对这些信息的处理和解译，达到对远距离目标的探测和识别的目的。下面我从几个方面来介绍其在水工环境地质勘查工作中的应用

（1）水工环境地质测绘

水工环境地质测绘是一项综合性较强的工作。利用遥感图像解译地貌、水体和含水岩体，具有效果明显的特点。因此，在地质普查工作中，应用遥感技术主要是对卫星像片和航空像片进行水工环境地质解译，解决某些岩石地质和水工环境地质问题。这个工作必须贯穿整个水工环境地质普查的全过程，作为设计、野外工作、室内资料整理和报告编写的一个组成部分。在水工环境地质测绘工作中应用遥感技术，效果是很突出的。首先是勾绘的地质界线（特别是第四纪地质界线）准确可靠，地貌研究比较深人透彻，还可以得到隐伏断裂和活动断裂的较为准确的资料；其次是由于遥感图像能清楚地反映水系、水体、湿地、地下水浅埋带、泉水和泉水溢出带等与水工环境地质密切有关的现象，能比较准确地判断地下水补给、径流、排泄等水工环境地质条件；另外，用遥感技术可以大大加快水工环境地质普查速度，特别是在自然条件复杂、交通困难地区的普查工作中，更能显其优越性。

（2）地下水资源的调查

用遥感地质方法寻找地下水及估算地下水资源，在我国开展得很普遍，不论是在基岩山区还是在松散堆积区，都能取得很好的效果。在这项工作中，首先对航空、航天图像进行地质解译，找到富水的含水层分布区或富水构造；然后根据水工环境地质钻探的试验资料、已有的各种开采井的资料和水文物探资料，进行综合分析及水资源的计算和评价。由于遥感图像解译得到的含水层和含水构造的边界相当准确，所以用遥感技术进行地下水资源调查，可以取得非常好的效果。如在天津地区就曾用热红外扫描和彩红外航摄结合的方法，查明了浅埋古河道的分布。在岩溶石山贫困地区较多的湖南省，原地矿部设置了“华南岩溶石山贫困地区地下水勘查与开发”项目。在该项目中，利用遥感技术先后开展了隆四周旺铺地区、桑植利福塔地区等遥感水工环境地质的解译工作，并取得了较好的效果。

（3）矿区水工环境地质勘查

近年来，发生了多起矿井透水事故，造成了很大的人员伤亡和财产损失。当然这与矿主为了经济利益而盲目、不合理开采有关，但一个很主要的原因就是没有查明矿区的水工环境地质条件，没有查明矿区的含水层的分布和地质构造。利用遥感图像的解译，就可以有效地查明含水层的分布和地质构造，能够做到合理布置矿井，进行有计划开采。这对于有效地减少矿井透水事故的发生，减少人员伤亡和财产损失具有重大意义。

（4）水利工程的水工环境地质勘查

水库区的水工环境地质勘查主要解决水库向邻谷或库底的渗漏情况和渗透量问题。在水工环境地质调查的各阶段，通过对库区航天图像、航空像片的地质解译，结合地面调查和钻探工作，能够快速并准确地查明库内及库岸的岩层透水性、透水岩层的走向、泉水的出露点及水库与邻谷地带岩层透水性可能渗漏的方向。根据这些水工环境地质条件，可作出河谷区到分水岭地段内各不同时期的地下水等水位线图，并为绘制综合工程地质图提供条件。在我国三峡水利枢纽、二滩水电站、飞来峡水利枢纽等许多大型工程都应用了遥感技术，并取得重要成果。

（5）其它水工环境地质工作

遥感技术在海岛淡水水源调查、地热水工环境地质调查、环境水工环境地质调查等方面都能发挥较好的作用。利用红外遥感技术在寻找古河道和河漫滩中的富水地段，可准确地看出各种地表水体的形状和分布，找出地下水露头的位置、大小和数量；在沿海及岛屿上寻找淡水；研究岩溶区水工环境地质条件（探测隐伏溶洞、岩溶水运动方向等）；还可探测地下热水的埋藏条件。

结束语：

在科学技术日新月异的今天，水工地质研究也得到了长足的发展。在现代的水工环地质研究中，各种高技术手段和先进的设备层出不穷，从而为提高现代水工环地质勘查工作的

质量和效率奠定了坚实的基础。如通过遥感技术在水工环境地质工作中的应用，可以有效、快速、准确地查明该地区的水工环境地质条件，提供各种水工环境地质资料。近年来，遥感技术的快速发展，特别是我国航天技术的发展和应用卫星的开发，以及计算机技术的飞速发展，都给水工环境地质工作提供了良好的条件。这些先进的遥感技术在水工环境地质勘查中的应用，对促进水工环境地质勘查工作的发展，具有重大意义。

参考文献：

[1]左冕，马永俊.遥感技术在城市环境与生态研究中的应用[J].北方园艺.2009（01）.

[2]先进遥感技术装备应用于地质调查[J].地质装备.2009（01）.

12.地质雷达检测技术及应用 篇十二

1 雷达测试围岩松动圈基本原理

巷道围岩松动圈有许多测试方法, 其中使用地质雷达技术是目前最先进的, 目前矿井利用地质雷达对松动圈的测定越来越多[2,3,4,5]。地质雷达基于介质间的电导率、介电常数等电性差异, 以高频电磁波 (主频为数十兆赫至数百兆赫) 在电性界面的反射来探测地下目标体的。在地下一定深度内如果存在有异常物体, 并且其与周围介质间存在明显的电性差异时, 由地质雷达天线在巷道表面向巷道围岩发射的高频电磁波遇到异常物体与周围介质电性分界面时就会被反射回巷道表面被接收天线接收, 根据介质中电磁波传播速度和接收的反射信号及其双程走时, 便可确定围岩深部裂隙区域与较完整岩体分界面的位置和深度。

作为一种主动的电磁探测系统, 由计算机、控制面板、发射电路、发射天线、接收电路和接受天线6部分组成。其工作原理为:利用一个天线T发射高频宽频带电磁波送入围岩, 经深部较完整岩体与裂隙岩体的分界面反射回巷道表面, 被另一天线R接受, 如图1所示。它通过记录电磁反射波信号的强弱及到达时间来判定电性异常体的几何形态和岩性特征。从几何形态来看, 地下异常体可概括为点状体和面状体两类, 前者如洞穴等, 后者如裂隙、断层、层面等。它们在雷达图像上有各自特征, 点状体特征为双曲线反射弧, 面状体呈线状反射, 异常体的岩性可通过反射波振幅来判断, 如位置可通过反射波走时确定。算法如下:

式中:h为裂隙面深度;t为反射波的到达时间;x为天线间距;v为电磁波在岩土中的传播速度;c=0.3m/ns为电磁波在空气中传播的速度;ξ为介电常数, 可查有关参数或测定取得。由于相比地质体的埋深而言, 天线间距较小, 在计算中可忽略不计, 因此上式可简化为H=vt/2

实测结果表明, 电磁波在干燥的煤中传播速度为0.13~0.15m/ns, 在干燥的砂岩和石灰岩中, 约为0.11~0.13m/ns;地下巷道的围岩通常较为潮湿, 且在松动湿水后介电常数会发生较大改变, 不同的含水量和松动状况, 介电常数的改变量也会不同.试验现场观测到围岩的含水量较大, 个别钻孔中甚至有水渗出, 因此, 对电磁波的波速做出折减, 取平均波速为0.1m/ns。

2 测试设备特点介绍

一般而言, 地质雷达的探测深度与雷达天线频率成反比, 探测精度与天线频率成正比。这意味着, 地质雷达的探测深度与其探测精度之间有一定的矛盾。为拓展地质雷达的应用领域, 调和探测精度与深度之间的矛盾, 特配备了Ramac公司的全套雷达天线系统, 含10MHz非屏蔽天线、100MHz非屏蔽天线、250MHz屏蔽天线、500MHz屏蔽天线、1000MHz屏蔽天线。以实现雷达工作的各种工作方式。考虑到巷道内部金属物多, 电磁干扰多, 本次地质雷达测试特采用250MHz屏蔽天线对42采区变电所进行围岩松动圈探测。

3 地质雷达测试围岩松动圈测试断面布置

地质雷达测试时以围岩松动圈产生的宏观裂隙形成的物性界面为主要特征;在此范围内, 岩体为破裂松弛状, 地质雷达对巷道断面进行一周扫描, 发出的电磁波在其中传播时, 波形呈无序状态, 无明显同相轴;当电磁波经过松动圈与非破坏区交界面 (松动圈界面) 时, 则会有强反射, 则可根据反射波图像特征来确定围岩松动圈的范围。在试验中, 为了能够探测巷道内每个断面测区不同位置围岩的松动圈发育值, 在每个巷道断面两帮及顶板围绕巷道周边约间隔40cm选择一个探测点, 来探测巷道围岩松动圈厚度, 测试顺序是右帮→拱顶→左帮→底板。

4 变电所围岩松动圈雷达实测分析

测试结果如图2所示。因42采区变电所原支护采用金属棚式支护, 且巷道内多电器设备等, 在第1、5、13、25、37、40测点 (分别对应图中横坐标0、0.4、1、2、3、3.2处) 有电缆、水管、U型钢等障碍物的干扰。排除以上干扰, 可从图中看到在85ns处出现较密集的断续反射波。根据钻孔窥视仪的分析结果, 对应部位围岩松动破坏范围约为4.1m, 据此可得围岩中的电磁波速约为0.1m/ns, 与假设的电磁波速相同。

从雷达剖面图可看到在巷道底板有连续反射, 表明底板的围岩整体性良好, 破碎深度在1m内, 两帮、拱顶与肩窝在相近深度观测到断续反射, 表明松动范围相差不大, 在3~4m左右。根据地质雷达探测图像, 绘制变电所松动圈发育形态如图3所示。

由地质雷达实测结果可以知道: (1) 从实测图来看, 变电所围岩松动圈的范围较大, 最大达3.7m; (2) 同一断面不同位置松动圈尺寸不同, 顶部及左帮松动圈大, 底部松动圈范围较小; (3) 同一断面中, 强度高的岩体松动圈厚度较小, 强度低的岩体松动圈厚度较大。

5 结论

(1) 地质雷达可以方便、快捷有效地测出巷道围岩松动圈范围, 特别适合于用声波法难以测试的煤层、膨胀性泥岩等低强度软弱岩体的松动圈的探测。

(2) 采用地质雷达探测围岩松动圈, 探测结果符合实际, 测试结果准确, 精度较高, 能够预测松动圈的发展趋势, 可以有效指导支护设计、优化支护参数以及施工。

(3) 在煤矿井巷实际条件中, 金属物多, 电磁干扰大, 虽然可以采用屏蔽天线压制外界的电磁干扰, 棚架也可以避开, 但金属网、断面形状起伏难以回避, 故在松动圈探测中可采用低通滤波的数据处理手段有效的抑制断面起伏和金属网带来的干扰, 提高图像处理的精度。

(4) 杨河煤业42采区变电所受埋深、构造等因素的影响, 巷道围岩完整性较差, 现单纯的棚式支护无法满足支护需求, 可根据松动圈的探测结果, 有针对地进行锚杆和锚索的耦合支护, 并打设底角锚杆, 用以控制底板, 预防底臌的发生。

参考文献

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13.地质雷达检测技术及应用 篇十三

浅谈数字化测绘技术和地质工程测量的发展应用

随着计算机、网络技术的.发展及测量仪器的智能化,计算机、卫星定位、遥感、地理信息系统等现代高新技术替代了传统测绘技术,测绘生产方式和组织结构发生重大变革.本文简要介绍了数字化测绘技术的特点以及在地质工程测量的发展应用.目前在地质工程测量中进一步研究和开展数字化测绘技术是地质测绘单位科技创新的任务和方向、也是提高单位自身实力和经济效益的重要手段.

作 者：李淑燕 作者单位：山西省地球物理化学勘查院,山西,运城,044004刊 名：科技信息英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(25)分类号：P2关键词：数字化测绘技术 地质工程 应用

14.地质雷达检测技术及应用 篇十四

节水钻探机具及在水利工程地质勘察中的应用

节水钻探器具主要由“加在地表泥浆泵出水阀上的脉动器”和“孔内潜水泵钻具”两部分组成.由于地表泵压出的`地表水仅作为传递水力脉冲的载体,并不参加孔底循环,也不接触漏失地层,所以可实现基本不消耗地表水的节水钻探.在生产试验中取得了使钻进过程用水量大幅度减少、钻探效率明显提高的效果.

作 者：赵强 郭孟起 ZHAO Qiang GUO Meng-qi 作者单位：黄河勘测规划设计有限公司地质勘探院,河南,洛阳,471002刊 名：探矿工程-岩土钻掘工程 ISTIC英文刊名：EXPLORATION ENGINEERING(ROCK & SOIL DRILLING AND TUNNELING)年，卷(期)：35(3)分类号：P634.4+2关键词：节水钻探技术 水利工程 地质勘察 孔内潜水泵钻具

15.地质雷达检测技术及应用 篇十五

围岩松动圈是在地下工程中普遍存在的实际物理力学状态, 对地下工程的稳定性影响较大, 是指导地下工程加固的理论依据。对围岩松动圈的研究引起了国内外专家学者的高度重视, 取得了许多有益的成果:在国外, 太沙基 (K.Terzaghi) 和普氏 (М.М.Протодьяконов) [3]观测到了围岩的松动状态 (坍落拱) , 首次提出了巷道围岩具有自承能力, 至今仍在国内外浅部地下工程设计中广泛应用;在国内, 董方庭教授等人经过长期研究, 提出围岩松动圈支护理论[4], 在矿山工程中得到广泛应用。这些理论的运用, 都以已知围岩松动圈的范围为前提, 因此测试围岩松动圈具有较大的实际意义和应用价值。

巷道围岩松动圈测试方法有很多, 并随着科学技术的不断进步而发展完善, 其中主要包括超声波探测法、多点位移计量测法、折射波法、地质雷达探测法等[5]。其中20世纪70年代末, 长春煤炭研究所开发的“超声波围岩裂隙探测仪”, 使声波法得到广泛的使用, 是一种简便实用的围岩松动圈的测试方法。该方法以超声波纵波波速在围岩中的变化为依据[6]:围岩处于完好的弹性状态, 波速较大;围岩处于破碎的塑性状态, 波速较小。声波法需要钻孔, 用水作为探头与岩石间的耦合媒介, 但对于强度低的围岩, 钻孔难以成型;且往钻孔中注满水更难。故在煤层、膨胀性泥岩等低强度软弱岩体中, 用声波法测试巷道围岩松动圈较为困难, 很难大面积推广。

地质雷达探测是一种先进的测试技术, 是近10余年发展起来的地球物理高新技术方法, 其具有分辨率高、定位准确、快速经济、灵活方便、剖面直观、实时图像显示等优点, 在岩土工程界和矿山工程等领域得到广泛应用。

1 地质雷达测试原理

地质雷达探测是利用高频电磁波的反射来探测有电性差异的界面或目标体的一种物探技术。地质雷达[7]探测时, 通过发射天线向地下 (或其它方向) 定向发射脉冲电磁波, 当脉冲电磁波传播过程中遇到有电性差异的界面或目标体 (介电常数和电导率不同) , 就会发生反射和散射现象, 根据接收天线收到的回波信号的振幅、波形和频率等运动学特征来分析和推断介质结构和物性特征, 其工作原理如图2所示。

地质雷达产生的高频短脉冲电磁波和能量向介质内发射, 其信号的传播取决于介质的高频电性, 在岩石介质中的节理、裂隙、断裂等会引起电性变化[8]。当雷达发射探头向介质发射电磁波时, 介质电性的变化引起部分信号发生反射, 产生雷达反射波;反射波由探头接收、放大、数字化并存贮在计算机中;对采集的数据进行编辑、处理, 可得到不同形式的地质雷达剖面;对地质雷达剖面进行解释, 即可得到所测结果。

由图2可得出, 记录到的电磁波在介质中传播的双程走时t[7]:

式中z——反射界面的深度, m;x——天线间距, m;v——电磁波在介质中的传播速度, m/ns。

式 (1) 中的t为记录值, x为经验值, v可实测或由经验取得。

电磁波在介质中传播的速度可用下式计算[7]:

2 测试仪器与方法

本次探测设备选用美国地球物理探测设备公司 (GSSI) 的SIR-3000地质雷达配400 MHz的天线。该地质雷达由发射、接收和控制三部分组成。发射部分由脉冲发生电路和发射天线构成, 产生并发射前沿时间为数纳秒以下的电磁脉冲。接收部分由接收天线、高频放大电路和采样电路构成。接收的高频信号被放大后, 由采样电路变换为低频信号, 送到信号处理电路。控制部分是由产生整体装置同步信号的基准同步信号发生器, 控制采样电路的采样控制器, 处理接收信号的信号处理电路, 以及显示处理信号的输出显示设备等部分组成。采样数据经一定处理后, 由输出显示设备输出探测结果。

利用地质雷达不用钻孔的特点, 选择具有代表性的工程断面布置探测线, 由于受风筒和管道位置的影响, 有的断面不能一次性进行全断面扫描监测, 而是分段布置测线, 测试路线布置如图3所示。

3 测试实践与结果

在总回风巷距掘进迎头12 m位置选取一个断面进行围岩松动圈探测, 共布置3条测线。在总回风巷距掘进迎头80 m位置选取另一个断面进行围岩松动圈探测, 共布置2条测线。通过对总回风巷的2个探测断面进行松动圈地质雷达探测分析, 得到了各个断面的松动圈的范围 (大小) 。

3.1 总回风巷距迎头12 m处断面松动圈分析

围岩松动圈是指在围岩受到扰动后围岩破坏的范围, 其在雷达扫描图的表现为幅值有明显的变化 (见图4) , 传播时间增加, 在破碎围岩和产生裂隙的围岩中均有此现象。据此在本次探测中, 给出每条探测线松动圈的范围, 即最小值和最大值, 以此表明该段的松动圈范围。围岩松动圈探测范围见表1。

3.2 总回风巷距迎头80 m处断面松动圈分析

同理可得, 围岩松动圈雷达探测图如图5所示, 探测范围见表2。

3.3 地质雷达测试松动圈结果及分析

1) 在总回风巷监测松动圈的测试断面共取3个 (文中节选2个) , 总体而言, 围岩松动圈的范围较大 (见表3) , 最大达2.5 m以上。

2) 同一断面不同部位松动圈尺寸不同, 两帮和顶板处松动圈大, 直墙处松动圈小。

3) 稳定性差的围岩, 松动圈厚度大;稳定性好的围岩, 松动圈厚度较小。

4) 同一断面中, 强度高的岩体松动圈厚度较小, 强度低的岩体松动圈厚度较大。

4 结语

1) 工程实践表明, 总回风巷围岩松动圈的大小在不同断面或同一断面不同部位差异较大。从整个松动圈测试结果来看, 巷道围岩松动范围较大, 应考虑锚杆长度与松动圈匹配问题;在条件具备情况下, 建议对已施工巷道采用锚注支护, 以确保巷道围岩的稳定。

2) 地质雷达可以方便、快捷、有效地探测出巷道围岩松动圈的范围, 特别适合于用声波法难以测试的煤层、膨胀性泥岩等低强度软弱岩体的松动圈的探测。采用地质雷达探测围岩松动圈, 其探测结果比较符合实际, 测试数据准确, 精度相对较高。能够预测松动圈的发展趋势, 优化支护参数, 能有效地指导支护设计与施工。

摘要：地质雷达是目前国际上最先进的物探手段之一, 在岩土工程界和矿山工程等领域得到了广泛应用。阐述了用地质雷达测试巷道围岩松动圈的基本原理, 提出了松动圈的无损实测方法, 并在榆树井煤矿总回风巷中进行了测试实践。测试获得了总回风巷全断面的松动圈的分布规律, 结果表明, 总回风巷围岩松动圈的大小在不同断面或同一断面不同部位差异较大。

关键词：地质雷达,巷道围岩,松动圈

参考文献

[1]郭志宏, 董方庭.围岩松动圈与巷道支护[J].矿山压力与顶板管理, 1995, 3 (4) :111-114.

[2]徐干成, 白洪才, 邓颖人, 等.地下工程支护结构[M].北京:中国水利水电出版社, 2002.

[3]何满潮, 景海河, 孙晓明.软岩工程力学[M].北京:科学出版社, 2002.

[4]董方庭.巷道围岩松动圈支护理论及应用技术[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2001.

[5]蔡成国, 孟照辉, 熊昌盛.围岩松动圈地球物理方法检测[J].西部探矿工程, 2004 (7) :87-89.

[6]贾颖绚, 宋宏伟.巷道围岩松动圈测试技术与探讨[J].西部探矿工程, 2004 (10) :148-150.

[7]宋宏伟, 王闯, 贾颖绚.用地质雷达测试围岩松动圈的原理与实践[J].中国矿业大学学报, 2002, 31 (4) :370-373.

16.地质雷达检测技术及应用 篇十六

关键词：工程地质勘察；技术；应用范围

当前，工程地质勘察技术备受关注。如果工程地质勘察技术较低，那么在开发能源时，会遇到重重困难，此时工程建设就谈不上效益。由此可见，工程地质勘察技术是至关重要的。在工程地质勘察中，要灵活运用勘察技术，降低工作人员的劳动强度，构建和谐的生态环境，推动工程地质勘察工作的可持续发展。

一、工程地质勘察中的技术

在经济快速发展的背景下，工程地质勘察中的技术越来越丰富，如：透射电子显微镜技术、全球定位系统技术、地理信息系统技术技术、实时动态差分法技术和遙感技术。同时，工程地质勘察技术的应用范围也是非常广阔的。本文主要介绍了以下几种技术。

（一）透射电子显微镜技术。所谓透射电子显微镜技术指的是通过对电磁波、涡流进行观察，掌握涡流出现的时间与次数，并将其记录下来，以此来判断地质的实际情况。在我国工程地质勘察中，透射电子显微镜技术的起源较早，并且在金属矿探中，该技术发挥着至关重要的作用。透镜电子显微镜技术简称TEM技术。TEM技术的原理是借助电磁波来勘察地质情况，在整个勘察现场中，电磁波与电磁场会产生效应，通过分析该效应，便于及时掌握磁场的变化规律，从而为工程地质勘察工作奠定坚实的基础。在恶劣的环境中，TEM技术所勘测出来的结果较为精准，并且该技术适用于陡峻的高空中，因此该技术的应用价值还是非常高的。

（二）全球定位系统技术。全球定位系统技术的应用范围非常广阔，在工程地质勘察中运用全球定位系统技术时，主要是借助卫星定位系统、转移信号发射点这两种方式来准确定位地面。同时，全球定位系统技术能有效的监测事物之间的距离，并借助传输设备将数据转化为信号，这样一来，加快了信息的传播，还提高了勘察工作的进度。在工程地质勘察中，全球定位系统技术非常重要。全球定位系统技术的应用范围较为广阔，并且其具有广阔的发展前景。

（三）地理信息系统技术。所谓地理信息系统技术指的是借助高频脉冲波反射来探测目标体，该技术弥补了很多技术的不足。地理信息系统技术简称GPR技术。GPR技术作为一种雷达探测技术，其工作原理是当地面发射台所发射出来的电磁波遇到地下介质后所反射回来的电磁波，通过分析反射回来的电磁波，分析地下介质的实际情况。GPR技术具有很多技术无可比拟的优势，其所探测回来的图片是非常清晰的。在具体操作过程中，GPR技术的操作并不复杂，应用范围较广，并且勘察结果的精准度较高。

（四）实时动态差分法技术。所谓实时动态差分法技术指的是借助差分析法来分析卫星发射出来的信号和数据，该技术可以及时发现数据中存在的错误，防止卫星传输受到其他物体的干扰。实时动态差分法技术能及时更正数据中的误差，并且能重新发送这一更正之后的数据。要想使用实时动态差分法技术，这要借助基站来让附近的设备与卫星取得联系，这样一来可以有效的比较收到的数据与已知的数据，并将误差消除掉。随后，借助无线设备来给流动站传递信息，并进一步掌握流动站的位置。无论是在水利工程中，还是在地质灾害中，实时动态差分法技术得到了广泛的应用。

（五）遥感技术。现阶段，遥感技术被应用到资源地质勘探和自然灾害防治这两个领域中。只有将遥感技术与计算机相结合起来，该技术才能发挥出非凡的效果。在不断的探索中，遥感技术得到了快速的发展，其从单一波段发展成多源遥感。同时，从成像、分辨率这两个方面来分析，遥感技术也是取得了质的飞跃。近几年来，在园林工程建设中，遥感技术也得到了应用，并取得了良好的成效。

二、工程地质勘察技术的应用范围

社会经济的快速发展、环境的不断恶化以及资源的日益枯竭成为地质、水文、工程地质工作发生变化的主要因素。自从改革开放之后，我国将侧重点放在了经济建设上，忽视了环境保护，这一发展策略破坏了人类赖以生存的自然环境，还加快了不可再生资源枯竭的步伐。当前，人类开始清楚的认识到经济的发展不能以牺牲环境为代价，而是要真正做到人与自然、经济与自然和谐发展。当科学发展观被提出之后，工程地质勘察工作面临着严峻的挑战。工程地质勘察工作要处理好生态环境保护与社会经济发展间所产生的问题，并采用合适的技术来解决这些问题。当前，城市化进程的步伐日益加快，很多农村人口开始涌入到城市，城市人口的数量呈现出上升的趋势，并且城市的经济得到了快速的发展。然而城市经济快速发展的背后却隐藏着严峻的资源环境问题。除此之外，城市化进程的加快改变了城市的规划，还影响到城市的其他建设。自从进入二十一世纪之后，学科与学科之间的联系日益密切，生态学与地质学这两者之间相互渗透，并发展出一门新的学科，即：地质生态学。土、水以及生态等子系统所构成的地质生态系统成为地质生态学主要研究的对象，在研究这一地质生态系统时，既要研究要素与要素间所产生的作用，还要研究系统的形成规律等。要运用工程地质勘察技术时，要整理相关的资料，推动物理材料快速、低成本的累积，真正实现保护环境的目的。透射电子显微镜技术、全球定位系统技术、地理信息系统技术技术、实时动态差分法技术和遥感技术当前都得到了积极的关注和应用，并完成了从一定时空区域准确的勘察地质情况。工程地质勘察技术的不断完善，加快了我国经济建设的步伐。遥感技术的快速发展，其能准确定位空间位置，并且能及时掌握地质的实际情况，这便于每个城市做好规划工作。工程地质勘察技术的应用范围非常广泛，但是在运用工程地质勘察技术时，要充分结合地质的实际情况，灵活运用勘察技术。

总结：在工程地质勘察中，勘察技术的种类是多种多样的。要想推动工程地质勘察技术的提高，我国要积极引入西方的先进技术，确保工程地质勘察工作的顺利进行。有些时候由于地质条件存在着明显的不同，因此要选择不同的地质勘察技术。同时，还要了解每一种地质勘察技术的应用范围，灵活运用地质勘察技术。

17.检测曲线 雷达原理大作业 篇十七

姓 名： 杨宁 学 号：14020181051

专 业： 电子信息工程 学 院： 电子工程学院

swerlingI

一、基本原理：

（1）第一类称SwerlingⅠ型, 慢起伏, 瑞利分布。

接收到的目标回波在任意一次扫描期间都是恒定的(完全相关), 但是从一次扫描到下一次扫描是独立的(不相关的)。假设不计天线波束形状对回波振幅的影响, 截面积σ的概率密度函数服从以下分布:

1p()e式中，σ为目标起伏全过程的平均值。式(5.4.14)表示截面积σ按指数函数分布, 目标截面积与回波功率成比例, 而回波振幅A的分布则为瑞利分布。由于A2=σ, 即得到

Ap(A)2A0A222A01（2）第二类称SwerlingⅡ型, 快起伏, 瑞利分布。

目标截面积的概率分布为快起伏, 假定脉冲与脉冲间的起伏是统计独立的。

（3）第三类称SwerlingⅢ型, 慢起伏, 截面积的概率密度函数为

p()2exp24这类截面积起伏所对应的回波振幅A满足以下概率密度函数(A2=σ):

且有σ=4A20/3。

（4）第四类称SwerlingⅣ型, 快起伏。

3A29A3p(A)exp22A042A0第一、二类情况截面积的概率分布, 适用于复杂目标是由大量近似相等单元散射体组成的情况, 虽然理论上要求独立散射体的数量很大, 实际上只需四五个即可。许多复杂目标的截面积如飞机, 就属于这一类型。

第三、四类情况截面积的概率分布, 适用于目标具有一个较大反射体和许多小反射体合成, 或者一个大的反射体在方位上有小变化的情况。用上述四类起伏模型时, 代入雷达方程中的雷达截面积是其平均值σ。

本次主要对swerling I型目标的检测概率曲线进行仿真。

二、仿真设计：

Swerling I 型目标的特点是目标回波在任意一次扫描期间都是恒定的（完全相关），但是从一次扫描到下一次扫描是独立的（不相关的）。下面在虚警概率为1e-8的情况下仿真其检测曲线，结果如下图所示：

三、源程序：

主函数部分：

clear all SNRdB=-10:0.5:20;SNR=10.^(SNRdB/10);N=10;i=1;Pd1(i,:)=Pd_swerling1(N);

这个函数用来得出Pd的表达式。

function Pd=Pd_swerling1(N)SNRdB=-10:0.5:20;SNR=10.^(SNRdB/10);%信噪比 n=length(SNR);Pf=1e-8;

T=threshold(Pf,N);%调用threshold(Pf,N)计算门限

Pd=(1+1./(N*SNR)).^(N-1).*exp(-T./(1+N*SNR));这个函数用于迭代得出门限。

function T=threshold(Pf,N)

Nf = N * log(2)/ Pf;

sqrtPf = sqrt(-log10(Pf));sqrtN = sqrt(N);

T0=N-sqrtN+2.3*sqrtPf*(sqrtPf+sqrtN-1.0);%递归初值 T=T0;delta=10000;eps=1e-8;

while(abs(delta)>= T0)igf = gammainc(T0,N);num=0.5^(N/Nf)-igf;temp=1;

for i=1:N-1;%由于N取大值时计算易发散，所以将阶乘（N-1）！分解计算

temp1=T0/i/exp(1);temp=temp*temp1;end deno = exp(-T0+N-1)*temp;

18.测量技术在地质灾害监测中的应用 篇十八

测量技术在地质灾害监测中的应用

地质学与测绘学同属于地球科学范畴,二者间存在密不可分的.联系,近年来随着地质灾害的日益严重及测绘技术的不断发展,更多的新技术被应用到地质灾害防治与监测当中.如:地理信息系统技术(GIS)、遥感技术(RS)及全球定位系统RS)等.即通常所说的“3S”技术,并且取得了卓越的成果与效益.

作 者：高照忠 魏海霞 作者单位：广东工贸职业技术学院,广东,广州,510510刊 名：大众科技英文刊名：POPULAR SCIENCE & TECHNOLOGY年，卷(期)：“”(5)分类号：P208关键词：地质学 测绘学 地理信息系统 遥感技术 全球定位系统

19.地质雷达检测技术及应用 篇十九

随着我国铁路的快速发展, 隧道的数量在逐年增多, 根据《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》[1]铁路隧道在施工及竣工验收中, 都要对其衬砌质量进行检测, 实现对施工质量的动态监控。地质雷达可以对隧道衬砌的质量进行快速检测, 准确率高, 是铁路隧道质量检测的主要方式。但是由于检测人员的水平良莠不齐, 隧道内环境复杂, 施工影响较多, 造成检测结果不能准确反应隧道衬砌的质量。因此, 在检测中要注重细节, 对检测中的常见问题进行分析, 给出了可行的方法, 有助于提高检测质量。

1 地质雷达检测原理[2,3,4]

主机通过天线由地面发射电磁波到地下, 当电磁波遇到不同电性差异的目标体或不同介质的界面时便会发生反射与透射, 反射波返回地面, 又被接收天线所接收。此时雷达主机记录下电磁波从发射到接收的双程时间t和幅度与波形资料, 通过对图像进行解释和分析, 确定衬砌界面及厚度、钢筋分布、密实性等, 图1为衬砌厚度与空洞检测原理示意图。

2 测线的布置

根据铁路规范要求, 衬砌检测中沿隧道方向纵向布置5条测线, 分别位于隧道的拱顶, 左、右拱腰和左、右边墙, 测线布置如图2所示。

3 检测中常见问题及对策分析

检测中采用连续测量的方式, 要确保采集数据的连续性、准确性, 这就需要工作人员有基本的理论知识和丰富的现场经验, 做好前期准备工作, 现场经常遇到的问题有以下几方面:

3.1 准备不足

准备工作是保证检测顺利完成的关键, 主要问题有:①沟通不畅, 现场配合差;②隧道里程标记错乱不清;③车辆、工具的摆放影响检测;④手电、口哨等辅助工具未带;⑤检测车没有提前试测。

3.2 选择合适的天线

天线的探测深度随其频率的增大而降低, 分辨率随其频率的增大而提高, 隧道检测中, 初支可采用400MHz或900MHz天线, 二衬采用400MHz天线。

3.3 数据采集前的调试

接好天线后, 开机选择相应的天线及其参数, 贴在一侧边墙上左右移动天线调试波形, 观察主机显示器波形的变化, 确保接线良好, 自动调节增溢, 不要让波形溢出, 看显示器左边的时间坐标是否与所用天线匹配, 确认无误后, 开始检测。

3.4 检测车的选用

隧道左右边墙位置较底, 容易检测, 但拱顶及拱腰的位置较高, 必须辅助以机械进行高空作业, 有的在铲车上用钢管焊接工作平台, 安全性低, 检测中容易晃动, 影响检测质量。较好的是采用市政路灯检查车, 安全性较好, 也可进行高低、左右调整, 检测车运行速度约2~3km/h, 注意观察检测车运行情况, 车辆偏离测线及时调整, 确保采集数据的质量。

3.5 介电常数的确定

通过介电常数可以算出电磁波在介质中的传播速度, 有了主机记录的双程时间, 可以计算衬砌的厚度, 因此介电常数的准确与否直接影响检测质量。常用的方法是在已知衬砌厚度的衬砌部位或材料与配合比同隧道衬砌相同的其他预制件上采集一段数据, 再通过调整介电常数使数据显示厚度与实际厚度一致, 并把此介电常数作为最终值[5]。但是, 含水量对介电常数有一定影响, 不同配合比的混凝土其介电常数也不同, 对同一隧道, 洞口和洞身、先浇筑的和后浇筑的衬砌, 其介电常数也不尽相同, 检测中要根据实际情况确定。

3.6 里程桩号的标记

里程标记直接影响检测的准确性, 检测前, 施工单位技术人员在边墙上每隔10m或5m用红油漆画一竖线, 并在整50m、100m、公里处用数字标明, 要求标注清晰。在数据采集过程中, 按施工单位提供的里程桩号做标记, 并对不同的里程桩号进行区分, 一般10m、5m桩号采用单标, 百米桩号采用双标, 整公里桩号采用三标等。对于障碍物的影响无法测到的部分, 要做特殊标记, 并且记下相应的里程范围;避车洞的雷达图像非常典型, 要记录每个避车洞的里程桩号, 以便于后期数据处理的方便、准确。

3.7 雷达主机、天线、电缆的保养

每次检测工作开始前对仪器进行全面检查, 测试仪器运转是否正常;连接好天线, 确认无误后, 再开机启动;检测结束后, 保存数据关机后, 再拆除天线, 严禁热拔热插, 主机和天线要轻拿轻放, 禁止撞击;电缆线是数据传输的通道, 避免车辆碾压、钢筋头的刮擦。

3.8 相关资料的记录

检测过程中, 要准确记录检测部位、检测文件编号及对应的里程;仰拱测线要标明左右仰拱及距中心水沟或边墙底部的横向距离;障碍物的部位及里程, 避车洞的里程, 隧道设计的支护参数、围岩级别等资料。

3.9 数据采集中的常见问题分析

检测中, 容易出现采集不连续的情况, 这时要检查天线接头是否松动, 电缆线是否破损;天线没有与衬砌表面密贴, 导致没有采到数据, 这时要及时提醒拖天线人员, 尤其对于拱顶和拱腰的检测, 工人长时间举着天线, 难免产生疲劳导致天线与衬砌表面不密贴, 要配备3~4人轮换作业, 确保检测质量;里程标记不准确, 标记与实际里程不符, 这就需要做大量的准备工作, 施工单位技术员配合进行检测时里程桩号的标记, 天线到达衬砌表面标记线时, 吹哨示意检测人员做标记。

4 结语

地质雷达操作简单, 检测速度快, 准确度高, 在铁路隧道质量检测中得到了广泛应用, 但是由于隧道内环境复杂, 检测工作也需要施工简单的配合, 哪一方准备不充分, 都有可能影响检测的质量, 基于上述的分析, 能为提高隧道检测的质量提供参考。

摘要：本文介绍了地质雷达检测的基本原理, 铁路隧道质量检测的测线布置, 并结合现场检测经验, 重点对检测中常见的问题进行分析, 并给出了相应的改进措施, 对提高隧道检测质量有一定参考价值。

关键词：铁路隧道,质量检测,地质雷达,常见问题

参考文献

[1]TB 10223-2004, 铁路隧道衬砌质量无损检测规程[S].

[2]粟毅, 黄春琳, 雷文太.探地雷达理论与应用[M].北京:科学出版社, 2006:214-244.

[3]李大心.探地雷达方法与应用[M].北京:地质出版社, 1994.

[4]刘尧军, 高钦.朔黄铁路路基病害地质雷达探测技术研究[J].路基工程, 2009 (3) :194-195.

20.地质雷达检测技术及应用 篇二十

【关键词】激光；雷达；测绘；技术

激光雷达测绘技术，即Lidar，是一种高配置高原理集成系统，是当前数码测绘技术的典型代表。激光雷达技术主要由记载GPS提供空间位置，这种技术的激光方向建立在惯性测量技术的基础上。此外，激光系统主要供给激光脉冲，由计算机系统提供高速和大规模的数据存储空间与处理能力。运用激光雷达技术可以同时快速的获得空间三维坐标。实地拍摄的数码摄影像片，在计算机的处理后，可以重现大型实体及场景目标的3D数据模型，呈现设计生活中的事物的真实存在形态，确保快速获取空间信息的效果。

1.激光雷达测绘技术的原理

激光雷达测绘技术是结合了全球定位系统（GPS）和惯性导航系统（INS）的系统，可以用来获取数据来源，并呈现清晰的DEM。通过密切配合，能精确的区分和重现指定激光速在物体上留下的击打痕迹。这种技术被普遍运用在地面数字高程模型的获取（DEM）、水下DEM的水文LIDAR系统等领域。激光具有精确的测量效果，测距精确度可以达到4cm之内的效果。Lidar系统的高精度不但包括单纯激光作用，还需惯性测量单元（IMU）三者共同发挥作用。

Lidar系统含有单束窄带激光器（1个）和接收系统（1个）。激光器工作的过程主要是：在脉冲的产生和发射后，迅速击打物体表面，发射到原处，最后由接收器处理。光脉冲发射出之后直到发射原地时所用时间均有接收器进行精确的测量和统计。因为光脉冲凭借光速传播，所以，接听器可以准确记录下一个光脉冲发射之前的上一次光脉冲所用时间。因为光速是已知的，传播时间可转换成测量距离。

2.激光雷達测绘技术在工程测绘中的应用

2.1快速获取数字高程模型

激光点云数据是激光雷达技术中特点相当明显的数据产品，它产生的数据产物密度和精度都比较高，且能快速清晰的显示点位的三维坐标构架。经人工交替操作或自动运行，将人放射到地面植物中或建筑物之类的地形之外目标上的点云统一分类、滤波或清除，之后构建二角网TIN，就能及时得到DEM。因为激光点密度非常大，数目比较繁多，DEM的生成也成为了现实。

2.2实现基础测绘

基础测绘的产品主要有数字高程模型，还包括数字正射影像（DOM）、数字线划地图（DLG）和数字栅格地图（DRG）。无论是上述哪种产品的运行，都需要高精度三维信息的协助和引导。数字摄影测量操作起来很复杂，设备的前期准备及技术规划方案都相当严格，要求技术工作人员有熟练的操作水平；在机载激光雷达技术处理下得到的数据和三维坐标，均能达到高精度影像微分纠正的需要，但是DOM的生产变得越来越简易化，不再依靠数字摄影测量，在一般的遥感图像处理系统中即能实现规模化生产。

2.3森林工业的应用

机载激光雷达系统最早应用的商业领域即森林工业，由于森林业发展与国土管理都需要森林及其树冠下端地形的准确数据，而传统技术中很难获得树高及树的密度的精确信息。机载激光雷达与卫星成像不同，当利用这种技术勘测树冠下的地形时，还可同时获得树的高度。

2.4精密工程测量

很多精密工程测量，都需要采集测量目标的高精度三维坐标信息，甚至需要建立精确的三维物体模型，比如：电力选线、矿山和隧道测量、水文测量、沉降测量、建筑测量、变形测量、文物考古等等行业。地面和机载LIDAR就是解决这种实际问题的最有效手段。通过数码像片获取的纹理信息与构筑物模型进行叠加构建三维模型，是进行景观分析、规划决策、形变量测、物体保护的重要依据。

例如LIDAR技术为公路、铁路设计提供高精度的地面高程模型DEM，以方便线路设计和施工土方量的精确计算。在进行电力线路设计时，通过LIDAR的成果数据可以了解整个线路设公共区域内的地形和地物要素情况。在树木密集处，可以估算出需要砍伐树木的面积和木材量。在进行电力线抢修和维护时，根据电力线路上的LIDAR数据点和相应的地面裸露点的高程可以测算出任意一处线路距离地面的高度，这样就可以便于抢修和维护。

2.5进行城市数字化建设

很多地方在21世纪都在力争构建信息化目标。空间信息作为数字城市的基础框架和平台，是构建数字城市的重要研究课题。LlDAR系统可以获取高分辨率、高精度的数字地面模型和数字正射影像，为城市提供了最宝贵的空间信息资源，是数字城市建设的重要技术力量。数字城市还需要构建高精度、真三维、可量测，具有真实感的城市三维模型作为管理城市的虚拟平台。但是采用传统技术，进行城市三维建模是精雕细琢的工艺，工作量很大，效率非常低，而且效果并不好，影响了数字城市服务面的宽度和深度。利用LIDAR技术对地面建筑物进行空中激光扫描或地面多角度激光扫描，可以快速获取目标高密度高精度的三维点坐标，在软件支持下对点云数据进行模型构建和纹理映射，多方面地构建大面积的城市三维模型。并可以实施快速动态史新，为数字城市建设基础数据源的持续性、历史性提供了确实的保障。

2.6水下地形测量

一些激光雷达技术采用了两种不同波长的激光束对水底进行测量。比如，SHOALS系统在采用红光（或红外光）测量水面的同时，用蓝绿光穿透水面测量水底，通过这两个光束的接收时间差计算水的深度，因此可以进行大面积的水下地形测量。通常情况下，海道测量Lidar所能测量的海水深度为50m，此一深度随水质清晰度的不同而变化，为航道、近海海洋、水文等行业的人士所推崇。

2.7数字矿山的构建

当前矿山以及依附矿山发展的城市遇到了很大的麻烦，环境由于过度的开采直接导致了环境问题的出现，再者过度的开采面临着严峻的资源枯竭，此外还要考虑市场的近期状况，考虑矿山的内部环节以及人、机、料、法、环方面的影响。当前的有效方式就是加强数字矿山的建设，从多方位多角度去看待问题，以达到根治的目的。数字矿山就是通过运用激光雷达技术快速采集整个矿山的数据，与此同时构建三维模型更好的表现其形式，因为每一部分的构成不同，建模时所考虑的侧重点也不同。一般情况下，应分层构建，同时进行多方位的评价，一般情况主要是进行环境、经济型、自然灾害等方面的评价。如此一来，可以实现高效的反馈数据，连续二十四小时不间断的提供数据，对于整体的模型构建的清晰合理，此外可以预测评估未来可能发生的事故，能帮助我们防患于未然。

2.8电力传输与管道布图

在直升机平台上工作的激光雷达系统，最适用于测量传输线路。由于直升机可以沿着电力线或者管道传输的走廊飞行，比固定翼飞机节约成本，并且直升机可以随时根据需要调整高度和速度，以获得更为精准的数据。如果在激光雷达应用平台中同时使用录像机、数字相机及其他传感设备，既可实现激光雷达测量，也可同步进行线路检查及制图工作。■

【参考文献】

[1]杜恩祥，常雷，李文珍.基于阵列法检测的激光驾束制导信息场特征提取技术[J].装甲兵工程学院学报，2011（4）.

[2]沈蔚，王林，王崇倡，等.基于LIDAR数据的建筑三维重建[J].辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2011（3）.