岩土介质雷达波谱特性
雷达目标波相识别的三项基本要 点3
要点3：反射波同向轴形态特征： 雷达记录资料中，同一连续界面的反射信号形成同相 轴，依据同向轴的时间、形态、强弱、方向反正等进行 解释判断是地质解释最重要的基础。同向轴的形态与埋 藏的物界面的形态并非完全一致，特别是边缘的反射效 应，使得边缘形态有较大的差异。对于孤立的埋设物其 反射的同向轴为向下开口的抛物线，有限平板界面反射 的同向轴中部为平板，两端为半支下开口抛物线
地质雷达的原理
• 地质雷达利用超高频电 磁波探测地下介质分布，它 的基本原理是：发射机通过 发射天线发射中心频率为 12.5M至1200M、脉冲宽度 为0．1 ns的脉冲电磁波讯 号。当这一讯号在岩层中遇 到探测目标时，会产生一个 反射讯号。直达讯号和反射 讯号通过接收天线输入到接 收机，放大后由示波器显示 出来。根据示波器有无反射 汛号，可以判断有无被测目 标；根据反射讯号到达滞后 时间及目标物体平均反射波 速,可以大致计算出探测目
工程质量检测
• 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。 •
天线与采集参数选定
天线选择 • 衬砌检测900MHZ天线 2 衬砌与围岩检测600MHZ天线 3 路面检测1.2-1.4GHZ天线 4 路基600/900MHZ天线 参数设置 1 记录长度ns [2•h(m)/ 0.1(m/ns)]•1.5 2 样点数512，1024，2048 S(samp/scan)•scan/sec•Bit/samp 3 带宽设定 高截2倍，低截1/2
钢筋反射波的振幅与方向
雷达目标波相识别的三项基本要 点2
要点2：反射波的频谱特性 不同介质有不同的结构特征，内部反射波的高、低频率特征明显不同，这 可以作为区分不同物质界面的依据。如混凝土与岩层相比，比较均质，没 有岩石内部结构复杂，因而围岩中内反射波明显，特别是高频波丰富。而 混凝土内部反射波较少，只是有缺陷的地方有反射。又如，表面松散土电 磁性质比较均匀，反射波较弱；强风化层中矿物按深度分化布，垂向电磁 参数差异较大，呈现低频大振幅连续反射；其下的新鲜基岩中呈现高频弱 振幅反射，从频率特性中可清楚地将各层分开。如围岩中的含水带也表现 出低频高振幅的反射特征，易于识别。节理带、断裂带结构破碎，内部反 射和闪射多，在相应走时位置表现为高频密纹反射。但由于破碎带的散射 和吸收作用，从更远的部位反射回来的后续波能量变弱，信号表现为平静 区。
工程检测资料处理与波相 识别
1 雷达资料预处理
扫描线/里程均一化，去水平波，小波处理 变增益显示/彩色显示；
2
波相识别
表面反射波位置和极性，初衬二衬及内部界面，空洞， 钢筋，多次波；
3
工程解释
衬砌厚度，空洞，欠实区，含水带，钢筋密度；
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。
地下金属管雷达波反射特 性衬砌厚度和脱空的波形特 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。 下列2张图是南昆铁路隧道衬砌检测图象。衬砌与围岩之间分布有大小脱空区。
衬砌厚度与空洞检测
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。
工程场地勘察
场地勘察
场地勘察图像
松散层下隐伏灰岩顶面
岩溶陷落洞
雷达目标波相识别的三项基本要 点1
为获得雷达探测的结果，需要对雷达记录进行处理与判读，判读是理论与实践 相结合的综合分析，需要坚实的理论基础和丰富的实践经验。雷达记录的判读也 叫雷达记录的波相识别或波相分析，它是资料解释的基础。在此首先介绍波相分 析的基本要点。 要点1：反射波的振幅与方向 从反射系数的菲涅耳（Fresnel）公式中可以看出两点： 第一点反射振幅的大小，界面两侧介质的电磁学性质差异越大，反射波越强。从 反射振幅上可以判定两侧介质的性质、属； 第二点反射波的极性，波从介电常数小进入介电常数大的介质时，即从高速介质 进入低速介质，从光疏进入光密介质时，反射系数为负，即反射波振幅反向。反 之，从低速进入高速介质，反射波振幅与入射波同向。这是判定界面两侧介质性 质与属性的又一条依据； 如从空气中进入土层、混凝土反射振幅反向，折射波不反向。从混凝土后边的脱 空区再反射回来时，反射波不反向，结果脱空区的反射与混凝土表面的反射方向 正好相反。如果混凝土后边充满水，波从该界面反射也发生反向，与表面反射波 同向，而且反射振幅较大。混凝土中的钢筋，波速近乎为零，反射自然反向，而 且反射振幅特别强。因而，反射波的振幅和方向特征是雷达波判别最重要依据。
地质雷达技术应用
1工程质量检测中的地质雷达技术
2 岩溶勘察中的地质雷达技术
3 国内外地质雷达技术与应用现状
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。