某某城墙病害普查
探地雷达测试报告
编号:结检-某某-2009-05
项目名称：某某城墙病害普查地点：某某市
类别：古建筑结构病害
二00九年五月十八日
注意事项
1.复制的报告或有涂改的报告无效。
2.报告无审核人及批准人签字无效。
3.对报告若有异议，应于收到报告之日起十五日内向检测单位提
出。
项目名称: 某某城墙病害普查探地雷达测试委托单位: 某某勘察设计研究院
检测人员：白雪冰
报告编写：白雪冰
目录
1.工程概况 (1)
2.检测依据 (1)
3.检测精度要求 (1)
4.检测方法 (1)
5.采用的仪器和设备 (4)
6.测线布置 (5)
7.检测工作量和工作布置 (5)
8.现场测试照片 (6)
9.数据处理和解释 (7)
10.探地雷达测试结果 (8)
某某城墙病害普查
探地雷达测试报告
1.工程概况
略。
2.检测依据
1、《水利水电工程物探规程》SL326-2005
2、《铁路工程物理勘探规程》TB 10013-2004
3.检测精度要求
因所测试城墙顶部存在数条横向布置的电缆管道，影响了测距轮的精度，因此缺陷病害的水平定位误差约1-1.5米；另外因为无探坑或钻孔验证城墙夯土的电磁波速度，此次数据分析的电磁波速均为0.1m/ns(经验值，比较接近于真实值)，缺陷病害的垂直深度定位误差约为0.3米内。
4.检测方法
根据国内测试相关经验，检测采用探地雷达法，工作方式为连续探测。
探地雷达法(Ground Penetrating Radar Method)是利用探地雷达发射天线向目标体发射高频脉冲电磁波，由接收天线接收目标体的反射电磁波，探测目标体空间位置和分布的一种地球物理探测方法。
其实际是利用目标体及周围介质的电磁波的反射特性，对目标体内部的构造和缺陷(或其他不均匀体)进行探测。
探地雷达是近年来一种新兴的地下探测与混凝土建筑物无损检测的新技术，它是利用宽频带高频电磁波信号探测介质结构位置和分布的非破坏性的探测仪器，是目前国内外用于测量混凝土内部缺陷最先进、最便捷的仪器之一，天线屏蔽抗干扰性强，探测范围广，分辨率高，具有实时数据处理和信号增强，可进行连续透视扫描，现场实时显示二维黑白或彩色图像。
探地雷达工作示意图见图1。
探地雷达通过雷达天线对隐蔽目标体进行全断面扫描的方式获得断面的垂直二维剖面图像，具体工作原理是：当雷达系统利用天线向地下发射宽频带高频电磁
波，电磁波信号在介质内部传播时遇到介电差异较大的介质界面时，就会发生反射、透射和折射。
两种介质的介电常数差异越大，反射的电磁波能量也越大；反射回的电磁波被与发射天线同步移动的接收天线接收后，由雷达主机精确记录下反射回的电磁波的运动特征，再通过信号技术处理，形成全断面的扫描图，工程技术人员通过对雷达图像的判读，判断出地下目标物的实际结构情况。
探地雷达工作原理见图2。
图1. 探地雷达工作示意图
电磁波的传播取决于介质的电性，介质的电性主要有电导率μ和介电常数ε，前者主要影响电磁波的穿透(探测)深度，在电导率适中的情况下，后者决定电磁波在该物体中的传播速度，因此，所谓电性介面也就是电磁波传播的速度介面。
不同的地质体(物体)具有不同的电性，因此，在不同电性的地质体的分界面上，都会产生回波。
基本目标体探测原理见图3。
探地雷达主要利用宽带高频时域电磁脉冲波的反射探测目标体。
由公式
雷达根据测得的雷达波走时，自动求出反射物的深度z 和范围。
图2. 探地雷达工作原理
图3. 基本目标体探测原理示意图
探地雷达基本参数如下： 1、电磁脉冲波旅行时间
v z v x z t
2422≈+=
式中：Z —勘查目标体的埋深； x —发射、接收天线的距离（式中因Z>x,故x 可忽略）；V —电磁波在介质中的传播速度。
2、电磁波在介质中的传播速度
r
r r c c
v
εμε≈=
式中： C —电磁波在真空中的传播速度（0.29979m/ns ）；r ε—介质的相对介电常数，r μ—介质的相对磁导率（一般r μ1≈）
3、电磁波的反射系数
电磁波在介质传播过程中，当遇到相对介电常数明显变化的地质现象时，电磁波将产生反射及透射现象，其反射和透射能量的分配主要与异常变化界面的电磁波反射系数有关：
2
122122
112221122)
()()
()(εεεεμεμεμεμε+-≈
+-=
r
式中：r — 界面电磁波反射系数；1ε—第一层介质的相对介电常数；2ε—第二层介质的相对介电常数。
4、探地雷达记录时间和勘查深度的关系
t c
vt z r
⋅⋅==
ε2121 式中：Z — 勘查目标体的深度；t — 雷达记录时间。
（a ）孤立体 （b ）层面体
5.采用的仪器和设备
根据《铁路工程物理勘探规程》TB 10013-2004的规定，路基病害检测时宜选用与探测精度要求相对应的高频天线，频率范围为100～500MHz；结合现场探测精度和深度，我们选用目前世界上最先进的瑞典MALA ProEx型探地雷达，天线选用100 MHz和250MHz屏蔽天线。
探地雷达不同频率天线的测深能力不同，频率越低，探测深度越大，但是分辨率会降低；频率越高，探测深度越浅，分辨率会提高。
在城市内检测，需采用屏蔽天线。
探地雷达探测参数设置：
100 MHz屏蔽天线，采样频率1600MHz，采样点516，采集时窗323ns，自动迭加32次，距离触发探测方式，采样间隔为0.05米,有效测试深度为13米，检测精度和深度可满足工程要求。
250 MHz屏蔽天线，采样频率3640MHz，采样点74，采集时窗203ns，自动迭加64次，距离触发探测方式，采样间隔为0.03米,有效测试深度为6米，检测精度和深度可满足工程要求。
图4. ProEx型探地雷达主机
图5. 100 MHZ屏蔽天线
图6. 250 MHZ屏蔽天线
6.测线布置
根据测试要求，分别进行了：
A门承台测试(编号A)，绕城楼逆时针一周测试，100MHz屏蔽天线；
B门东承台测试(编号B)，绕城楼顺时针一周测试，100MHz屏蔽天线；
B门至A门城墙测试(编号C)，100MHz屏蔽天线；
A门至B门城墙测试(编号D)，250MHz屏蔽天线；
7.检测工作量和工作布置
2009年5月18日上午，先后对某某B门承台、A门承台、B门至A门城墙共计725米的剖面进行了探地雷达扫描。
8.现场测试照片
9.数据处理和解释
探测的雷达图形以脉冲反射波的波形形式记录，以波形或灰度显示探地雷达垂直剖面图。
探地雷达探测资料的解释包括两部分内容：一为数据处理，二为图像解释。
由于地下介质相当于一个复杂的滤波器，介质对波的不同程度的吸收以及介质的不均匀性质，使得脉冲到达接收天线时，波幅减小，波形变得与原始发射波形有较大的差异。
另外，不同程度的各种随机噪声和干扰，也影响实测数据。
因此，必须对接收信号实施适当的处理，以改善资料的信噪比，为进一步解释提供清晰可变的图像，识别现场探测中遇到的有限目标体引起的异常现象，对各类图像进行解释提供依据。
图像处理包括消除随机噪声、压制干扰，改善背景；进行自动时变增益或控制增益以补偿介质吸收和抑制杂波，进行滤波处理除去高频，突出目标体，降低背景噪声和余振影响。
图像解释和识别异常是一个经验积累的过程，一方面基于探地雷达图像的正演结果，另一方面由工程实践成果获得。
只有获得高质量的探地雷达图像并能正确的判别异常，才能获得可靠、准确的探测解释结果。
识别干扰波及目标体的探地雷达图像特征是进行探地雷达图像解释的核心内容。
探地雷达在接收有效信号的同时，也不可避免地接收到各种干扰信号，产生干扰信号的原因很多，干扰波一般都有特殊形状，在分析中要加以辨别和确认。
主要判定特征：
1.密实：界面信号幅值较弱，波形均匀，甚至没有界面反射信号；
2.不密实：界面反射信号强，信号为强反射信号，同相轴不连续，错断，一般
区域化分布；
3.空洞：界面反射信号强，三振相明显，在其下部仍有强反射界面信号，两组
信号时程差较大；
4.脱空：界面反射信号强，呈带状长条形或三角形分布，三振相明显，通常有
多次反射信号；
5.电缆干扰：界面反射信号强，同相轴连续，由剖面表面至深部的强烈震荡。
病害危害程度定义：
1．严重危害：病害范围长度大于2米
2．中度危害：病害范围长度在1～2米间
3．轻度危害：病害范围长度小于1米
10.探地雷达测试结果
1、某某A门承台病害统计见附表一，病害雷达图像见附图一；
2、某某B门东承台病害统计见附表二，病害雷达图像见附图二；
3、某某B门至A门(100MHz屏蔽天线测试)城墙病害统计见附表三，病害雷达
图像见附图三；
4、某某A门至B门(250MHz屏蔽天线测试)城墙病害统计见附表四，病害雷达
图像见附图四。
后略！。