原创《地质雷达勘探在某导流洞衬砌空腔检测的实例分析》
本文是地质雷达类论文范文数据库和地质雷达和衬砌和导流类论文范文数据库。
摘 要：本文通过简述地质雷达的工作原理,借助雷达资料的解释思路,探讨了地质雷达的优缺点,并提供相应的解决方案,同时以案例证明地质雷达是衬砌空腔检测的有效方法.
关键词：地质雷达 空腔检测 导流洞衬砌
1.前言
地质雷达是一种勘探地下目的物的方法,和很多常规勘探方法相比,其优点是,探测速度快,费用低,分辨率高,实时成像等等.地质雷达目前已经广泛应用于国防、、城市建设、矿山、隧道、考古等热点领域.本文以新疆某水电站导流洞空腔检测为例,说明地质雷达在水电站空腔检测中的应用情况.
2.基本原理
地质雷达使用的电磁波的波段主频是106—109HZ,发射电磁波的特性是脉冲短、频带宽.地质雷达将发射天线和接收天线均架设在地面,现在很多仪器已经将发射与接受天线集成在仪器,不用分开架设,发射天线向地下发射电磁波,电磁波在地下介质传播,不同的介质有不同的波阻抗,电磁波会反弹回地面被接收天线接收,波阻抗差异越大,反射的电磁波信号越强烈,通过对接收的反射电磁波信号进行处理和分析,输出雷达成果图,判断地下的异常目的地质体.
不同的地下介质对于电磁波的衰减是不同的,其对电磁波被吸收的程度也不一样.电磁波被雷达发射出去,之后回到接收天线被接收,返回的电磁波携带了地下介质的体现下电磁波方面的物理信息,如反射时间变化、波幅减小、频率降低、相位变化等等信息,对波形进行分析及处理,提取波形中包含的地下信息,通过分析,建立地下介质模型结构.
雷达波的传播,在界面上的反射和透射遵循斯奈尔定律,在该工程中,收发天线封装在一起,收发天线可以近似看成一个点,接收到的回波通常垂直于入射平面,认为电磁波做法向入射,反射回波信号的强弱,收到若干因素的影响,主要决定因素是界面的放射系数,穿透介质的衰减系数.电流分为电子传导电流和位移电流,大多数岩石介质属于位移电流,通常满足σ/ωε<等于1,得到衰减系数（β）的近似值：
3.工程实例
3.1概况
该水电站工程隶属新疆和田市,位于玉龙喀什河与布亚河汇合口下游2 9k m的河段上,导流洞位于河流右岸,基岩岩性为斜长二云母石英片岩、黑云母石英片岩,岩体呈片理结构,产状70°NW∠30°,岩石属中硬岩,岩层面走向与洞线方向夹角7~ 4 0°.洞身段处于微风化~新鲜岩体内,完整性较好,该段断裂构造不发育,洞身段以Ⅲ类围岩为主.本次工作主要针对洞身0+000~0+351段.
在理论上,溶洞,溶蚀裂缝带与围岩存在明显物性差压,电磁波能明显反映这种物性差异,具备使用地质雷达进行导流洞洞顶空腔检测条件.
3.2测试技术及资料处理
雷达测线沿导流洞洞顶轴线布置,使用GSSI公司的SIR-30地质雷达系统,使用500M中心频率的天线,收发天线一体化,天线沿测线移动.叠加次数8,记录时窗30 ns ,每一米扫描20 0个点,每秒30 0个测点,每个测点的采样512次.
电磁波是震荡的电场和震荡的磁场交互感应产生的一种波,传播形式与机械波有所差异,但是还是具备机械波的基本特性,发收电磁波的地质雷达数据处理方法与传统的声波、地震勘探方法有很多共同之处：设置滤波器,滤除干扰波；对信号进行时频变换；叠加信号,压制干扰波；设置合适的信号增益；
通过上述手段,达到增强有效信号,滤除或者压制干扰,提供清晰的易于分析的数据和图像.
3.3成果分析
对地质雷达资料的精确解释,才能得到地下异常目的地质体的准确位置和形态,地质雷达生成的图像资料是综合信息的反应,包括了可接收频段范围内的所有电磁波信号,介质的散射信号,反射信号以及其它环境干扰信号都包含其中.
对信号的分析是尤为重要的一步.探地雷达资料解释工作必须结合被埋设目的体区域,特性、现场探测记录及浅地层地质情况等资料进行.通常是在数据处理后所得到的雷达图像剖面中,通过对同相轴的追踪,根据反射波组的波形与波振幅强度特征,来确定反射波组的地质含义.
步骤如下：
①反射层拾取：探地雷达图像剖面是探地雷达资料地质解释的基础图件,只要地下介质中存在电性差异,就可以在雷达图像剖面中找到相应的反射波.解释时常根据波形的相似性和同相轴特征来拾取反射层.
②时间剖面的解释：根据地层反射波组特征在与钻孔对应的位置划分反射波组后,就需要依据反射波组的同相性与相似性进行地层的追踪与对比.在进行时间剖面的对比之前,要掌握被探测区域的地质资料,根据探测目的,对比雷达图像与钻探结果,在此基础上充分利用时间剖面的直观性和范围大的特点,掌握其地质构造特征.
根据该水库导流洞洞顶
0+000 ~ 0+064雷达图像可知：4~5.5ns之间的波形稳定,振幅强,反射轴同向,认为该层介质衬砌层表层,在10 ~20ns之间波形不连续,振幅强,反射轴不同向,推断为混凝土衬砌内的钢筋网,20ns附近的强反射推断为混凝土衬砌层底界面.衬砌底界面与岩层未见明显空腔反应.
图1 为该水库导流洞洞顶
0 + 0 0 0 ~ 0 + 0 6 4雷达图像,该图纵坐标为雷达波的双程旅行时间,如图所示,4.2~ 6.2ns之间的波形稳定,振幅强,反射轴同向,认为该层介质衬砌层表层,在10 ~20ns之间波形不连续,振幅强,反射轴不同向,推断为混凝土衬砌内的钢筋网,20ns附近的强反射推断为混凝土衬砌层底界面.在画圈处有一处放射信号,反射时间相对附近明显异常推断为混凝土界面与岩层界面的空腔.
4.结束语
①在空腔检测中,探地雷达能发挥重要作用,具有快速,直观,准确,经济等优点.雷达的精度和天线频率有关,天线中心频率越高,分辨率越高,探测越浅,反之,天线中心频率越低,分辨率越低,探测深度越深.
②应用多种不同频率天线可以探测不同深度和大小的目的体,进行综合物探评价.
③衬砌区内物质分布不均,导致电磁波在衬砌体内的波速有比较大的差异,而且背景噪声以及衬砌体内的钢筋结构对电磁波的多次反射信号很难被彻底压制,并且在衬砌区内,电磁波有显著的波动特性,以上特性都会导致地质雷达的检测结果不精确.
④ 探地雷达受到很多很多因素影响,如介质性质、环境、技术等.在进行地质分析时,要结合多种地质方法,进行综合判断.
参考文献：
[1]时静,白明洲.强风化岩层中近距离平行管线探测的地质雷达应用研究[J].勘察科学技术,2006(02):56-59.
[2]徐开礼,朱志澄.构造地质学[M].北京:地质出版社,1987.
地质雷达论文参考资料：
该文结论：本文是一篇关于地质雷达和衬砌和导流方面的地质雷达论文题目、论文提纲、地质雷达论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文。
