地质雷达探测物探技术分析

一、工程概况

工程场地位于北京市海淀区友谊路沿线。隧道规格为2m*2.3m，拱顶位于地下约6m左右，下部地层主要为中粗砂土质，上部地层主要为粉质粘土，土层稳定，可塑性强。地下水位较底，隧道内部较干燥，未见明显渗水滴水现象。隧道全长80m，根据现场实际情况共布设测线5条（图1），测线总长度约400m。

二、现场检测

1.仪器设备

作为目前最先进的、唯一能做连续测量的工程物探检测仪器，探地雷达具有非破坏性、分辨率高、检测速度快的优点，在检测中视为最好的方法之一。本次检测采用了意大利产RIS-K2型双通道主机雷达、专用笔记本电脑（见图2）、1600MHz天线和600MHz天线（见图3），探测深度分别为3m和1m。

2.地质雷达探测方法原理

探地雷达由一体化主机、天线及配套软件等部分组成，根据电磁波在有耗介质中的传播特性，地质雷达以宽频带短脉冲的形式向介质内发射高频电磁波（几MHz-几GHz），当其遇到不均匀体（界面）时会反射部分电磁波，其反射系数由介质的相对介电常数决定，通过对雷达主机所接收的反射信号进行处理和图像解译，达到识别隐蔽目标物的目的（见图4）。

反射信号的强度主要取决于上、下层介质的电性差异，电性差异越大，反射信号越强。

雷达波的穿透深度主要取决于地下介质的电性和中心频率。导电率越高，穿透深度越小；中心频率越高，穿透深度越小，反之亦然。

三、检测结果与分析

1.资料分析与解释

地质雷达工作时，在雷达主机控制下，脉冲源产生周期性的毫微秒信号，并直接馈给发射天线，经由发射天线耦合（本次所使用的天线是地面耦合天线）到地下的信号在传播路径上遇到介质的非均匀体（面）时，产生反射信号。位于地面上的接收天线在接收到地下回波后，直接传输到接收机，信号在接收机经过整形和放大等处理后，经电缆传输到雷达主机，经处理后，传输到微机。在微机中对信号依照幅度大小进行编码，并以伪彩色电平图/灰色电平图或波形堆积图的方式显示出来，经事后处理，可用来判断地下目标的深度、大小和方位等特性参数.。探地雷达所接收的是来自地下不同电性界面的反射波，电性界面包括各结构层的分界面和目的体界面。

地质雷达数据处理包括预处理（ 标记和桩号校正，添加标题、标识等）和处理分析，其处理流程如图5所示，其目的在于压制规则和随机干扰，以尽可能高的分辨率在探地雷达图像剖面上显示反射波，突出有用的异常信息（包括电磁波速度，振幅和波形等）来帮助解释。探地雷达的图像解释是最终目的，其正确解释取决于检测参数选择合理、数据处理得当、模拟实验类比和读图经验等因素。

2.典型松散区域雷达剖面图

上图为同一松散区域的两条平行测线，图中黑色框内为典型松散区域图像，位置在距离测线起点约5米左右，埋深在3―6米，松散区域沿测线方向长约25米。

3.检测结果

经过对原始数据的处理分析认为：

（1）隧道初衬每榀钢筋间距为490mm―510mm，符合设计要求。

（2）隧道初衬厚度约为250mm―280mm，符合设计要求。

（3）雷达信号显示，隧道周围探测范围内未发现松散、空洞、水囊等不良地质现象。

四、结论与建议

1.结论

通过反复对多组数据进行分析对比，结合现场实际情况，综合分析认为：钢筋布设间距和初衬厚度都符合设计要求，隧道周围未发现松散、空洞、水囊等不良地质现象。

2.建议

（1）现场探测的测线起点位置都进行了标记，异常区域的位置按照起点标志点测算。建议对异常区进行孔探，以核查异常范围和深度，并对异常区进行及时处理。对于无法布置测线的区域，根据实际情况对测线进行了合理平移处理。

（2）由于工程现场场地条件复杂，金属构筑物较多，土体含水率较高，电磁波衰减较快、雷达分辨率、图纸进行过修改等特殊原因的限制，雷达在本次探测可能存在误差，甲方在使用图件施工时需综合考虑。

（3）本次探测结果仅为单条测线下方的信号显示。由于物探原理和探测方法限制，在一定程度上不可避免的存在一些的误差，建议将本探测结果仅做为降损参考使用。在可能影响到设计施工或安全时，建议用多种物探方法进行详细探测，相互验证，确保其准确安全。