地质雷达检测技术应用要点1.docx

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地质雷达检测技术应用要点1

地质雷达检测技术应用要点

赵永贵

1地质雷达的应用领域

地质雷达自上世纪70年代开始应用至今将近30年了，其应用领域逐渐扩大，在考古、建筑、铁路、公路、水利、电力、采矿、航空各领域都有重要的应用，解决场地勘查、线路选择、工程质量检测、病害诊断、超前预报、地质构造研究等问题。

在工程地球物理领域有多种探测方法，包括反射地震、地震CT、高密度电法、地震面波和地质雷达等，其中地质雷达的分辨率最高，而且图象直观，使用方便，所以很受工程界信赖和欢迎。

1.1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。

在粘土不发育的地区，使用中低频大功率天线，探查深度可达20m-30m以上。

在地震地质研究中，地质雷达也用于研究隐伏活断层分布，效果很好。

地质雷达用于场地调查（中低频天线）地质雷达用于场地调查（中低频天线）

松散层下的隐伏基岩形态

回填土及金属掩埋物的场地调查（Geomodel公司）

松散覆盖层下的隐伏基岩陷落柱隐伏岩溶洞穴

1.2考古探察

考古考古是地质雷达应较早的领域，在国内外有很多成功的实例，如意大利罗马遗址考古、中国长江三峡库区考古等项目都应用了雷达技术。

利用雷达探测古建筑基础、地下洞室、金属物品等。

地质雷达现场考古探测古墓探测结果三维显示（美国Geomodel公司）

隐伏古渠道古建筑遗址考古

1.3地下管网探测

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，这对于地质雷达是很容易的。

目前地质雷达为地下管线探测发展了高分辨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。

雷达管线现场探测地下管线位置

1.4工程质量检测

工程检测近年应用来领域急速扩大，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。

雷达用于工程检测（高频天线1GHz）

衬砌厚度检测衬砌脱空区检测

雷达检测混凝土中的钢筋网和金属管雷达检测混凝土中的钢筋

隧道衬砌脱空区与空洞

1.5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。

以下是山东界诃金矿寻找断裂蚀变带金矿的例子。

地质雷达探测金属矿化带

1.6隧道超前预报

随着西部大开发进程的加快，西部的公路、铁路、水电等建设项目增多，大部分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，需要进行隧道地质超前预报。

目前的超前预报是采用地震、雷达探测与地质研究相结合的办法。

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，很大程度上依赖于经验。

下边是公路隧道掌子面上地质雷达的探测预报纪录。

隧道超前预报探到的富水区

1.7电磁波CT

地质雷达通常是工作反射方式下，如果选用发射与接收分离型的天线，就可以工作在透射方式下，进行电磁波CT成像。

跨孔天线、100MHz加强形天线、低频杆式天线都可以这样使用。

用雷达记录电磁波的时程，包含了电磁波的走时和振幅值，可以同时进行电磁波速与衰减成像。

这种方法对于探查断裂带、密集节理带、含水带、金属含矿带、溶洞空洞都非常有效。

下边是在金川龙首矿的一个电磁波探测实例。

电磁波衰减CT成像电磁波速度CT成像

1.8地表水资源调查

美国有一个将地质雷达用于水资源调查的例子。

用雷达调查河水的深度和流速，评估水资源。

他的观测设计得很巧妙。

探测不用船，而是将雷达天线用钢索吊在河面上，横跨河流断面移动，测量河床界面反射，确定河流断面水深度分布。

同时，使用10GHZ频率天线测量河面水流速度，计算河水流量。

用雷达测水深容易理解，用雷达测流速有些鲜为人知。

雷达测速与流速计的测量结果非常一致。

该例说明只要灵活运用，地质雷达的用途是无穷的。

1.8地质雷达用于矿石调查

地质雷达用于金属矿含量检测也是一个奇想。

将高频天线吊在传送带上方，传送带上物件、样品、矿石从天线下边通过，反射强度的高低与金属含量有关。

盛矿石的盒子宽1.0m长1.0m深0.5m,这是示意性装置。

矿石样品检测装置示意

样品含矿品位检测结果示意