巖土工程檢測中對探地雷達技術(shù)的應(yīng)用分析研究

王胤輝

摘 要：探地雷達技術(shù)屬于雷達技術(shù)與地質(zhì)科學技術(shù)相融合的地球物理探測技術(shù)。擁有非常高的探測效率，且操作較為簡單，具備無損失探測，精度非常高，是運用高頻電磁波反射來探測地下目標的高分辨率電磁方法。文章主要分析了巖土工程檢測中對探地雷達技術(shù)的應(yīng)用，旨在為工作人員提供參考。

關(guān)鍵詞：巖石工程; 探地雷達技術(shù); 應(yīng)用分析;

自上世紀60年代中期，美國研究人員便開始研究地雷達技術(shù)，將其運用到礦業(yè)，確定各個地下水位的位置。其中，在地下水域土壤中都有污染探測方面的應(yīng)用，地雷達屬于非破壞性地表原位探查技術(shù)，可以清楚地為現(xiàn)場提供實時剖面記錄，使得圖像清晰、工作效率高。探地雷達技術(shù)作為新興的方法，可以直觀、準確的為工程提供檢測數(shù)據(jù)。

1 探地雷達的探測原理

近階段，我國國內(nèi)經(jīng)濟呈現(xiàn)快速平穩(wěn)的速度發(fā)展，使得工程建設(shè)項目逐漸的增多，工程質(zhì)量變?yōu)楦鞯胤街饾u注重的核心問題。以往傳統(tǒng)的監(jiān)測方法依然沒辦法達到當前施工水平，在此背景下，全新的檢測技術(shù)逐漸孕育而生—無損檢測。探地雷達屬于較為直觀、連續(xù)以及準確的非破壞性地球物理檢測技術(shù)，當前，普遍受到工程技術(shù)人員的注重，并大范圍的運用到巖土工程、地基工程以及隧道工程等區(qū)域，獲得了非常顯著的成果。探地雷達采用寬帶短脈沖的方式的高頻電磁波，采用天線經(jīng)由地面輸送到地下，通過地層輸送到地下，在通過地層亦或目標體反射后再回到地面，之后，運用另一天線來接收，脈沖波的雙程方向是經(jīng)由反射脈沖測得走的時間，再通過上式求出反應(yīng)物的深度。脈沖波的雙程走方向，是通過反射脈沖對于發(fā)射脈沖的延時進行確定的，探地雷能依照本身的發(fā)射高頻電磁波產(chǎn)生的反射波優(yōu)秀探測地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)，并通過向地下發(fā)射中心為50-900兆赫的短脈沖電磁波與運用和發(fā)射電波的天線距離，進而接受兩個天線中點下面的物質(zhì)，從而發(fā)射的回波，這時候雷達儀便能取得此剖面方向上底質(zhì)層間的反射回波圖形。

此外，雷達儀融合鉆孔對回波圖形的分析，便可得到地質(zhì)剖面的圖形與地質(zhì)資料。在進行巖土工程過程中，雷達的接收功率會受到很多原因的影響，如：測線附近地物的干擾、地形干擾、耦合效應(yīng)引起的干擾、空中輸電線干擾、地表金屬物影響等，其中由于天線耦合不好而引起的干擾波，在記錄自始至終都存在，其頻率接近工作主頻，信號強，衰減慢，像無阻尼振蕩。

2 巖土工程中探地雷達監(jiān)測技術(shù)分析

進行巖土工程施工前期，需清楚探測工程區(qū)域內(nèi)的基層巖土物質(zhì)分布狀況以及物理力學的原理，了解影響其因素是什么。在巖土工程勘探中，以往的工程師需指導探鉆與工程試驗的方法進行工作的完成。基于鉆探屬于耗費時間的工作，并且對工程的預(yù)算擁有非常顯著的制約，因此，運用探底雷達，運用少量的鉆探孔與探地雷實現(xiàn)相應(yīng)的組合，在通過探地雷達的掃描準確探測出淺層地質(zhì)分布情況以及改變，進而指導工程師做好前期的勘測工作。通過事實證明，探地雷達與鉆探參照孔的良好融合屬于科學有效且數(shù)據(jù)非常準確的。

3 探地雷達技術(shù)應(yīng)用分析

對于研究探地雷，我國已經(jīng)有了多年的經(jīng)驗，獲得了些許研究成果，積累了較為豐富的工程探測經(jīng)驗。

3.1 探地雷達技術(shù)研究

從理論方面進行研究，可以看出，當前依然聚集在信號處理上，一些物質(zhì)技術(shù)人員為了更好的區(qū)分圖像以及解釋地質(zhì)，通常會采用較為先進的數(shù)據(jù)處理方法。例如：分形、小波分析等適用于數(shù)據(jù)處理中。這主要是由于探地雷達接收的信號較為繁瑣，當脈沖電磁波通過地下介質(zhì)時，會導致波形與波幅發(fā)生較為嚴重的改變，然而，發(fā)生脈沖余震、系統(tǒng)內(nèi)部干擾以及地表不光滑方面，都會導致散射、剖面旁側(cè)繞射等方面的干擾，造成分辨不出實際記錄圖像。然而，在處理信號時，只約束在時間波形方面的處理。另外，還探討了聚焦技術(shù)，通過集中目標體的空間響應(yīng)，增加信號反褶積等數(shù)值處理技術(shù)，以此加大地表被初至的高強電磁波模糊反射體波形特點。

3.2 探地雷達探測技術(shù)的應(yīng)用

隨著探地雷達技術(shù)研究的開展，我國具備了多臺探地雷達，可以說是覆蓋了全國各個部門，例如：國家研究院、高等學校、地礦、鐵路等，幾乎都運用上了探地雷達。工程技術(shù)人員在各自工作區(qū)域?qū)嵤┝诉M一步的系統(tǒng)研究，根據(jù)研究程度的逐漸深入，會進一步加大探地雷達技術(shù)的運用區(qū)域，使得我國探地雷達應(yīng)用技術(shù)一直位列世界先進行列。

我國探地雷達主要涉及如下幾個區(qū)域：

（1）建筑工程質(zhì)量檢測。此區(qū)域?qū)儆谔降乩走_運用最為有效的區(qū)域，最基本的便是工程質(zhì)量檢測，最主要的要求便是數(shù)據(jù)需準確有效，然而，很多探測對象卻較為隱蔽，因此，平常的方法不能得到相應(yīng)關(guān)照，但是，使用探地雷達便能很好的解決此項問題。工程缺陷部位介質(zhì)和健全的部位介質(zhì)對于常規(guī)的介質(zhì)具有明顯的不同，所以，可采用雷達來查清施工中隱蔽的質(zhì)量缺陷。探地雷達可以很好的檢測混凝土澆筑質(zhì)量、土體含水量等相對應(yīng)的指標，同時也能檢測建筑物結(jié)構(gòu)、混凝土中鋼筋分布、混凝土保護層厚度檢測等方面。

（2）城市基礎(chǔ)設(shè)施探測與檢測。城市基礎(chǔ)設(shè)施探測涵蓋了許多金屬與非金屬管線探測、地下空洞探查、城市路面塌陷檢測等。基于城市中存在的干擾源，很多物探方法沒有辦法無能為力。然而，基于探地雷達天線具有屏蔽功能，在此方面擁有一定的優(yōu)越性，使得高速精準的探測特點獲得有效的發(fā)揮。有關(guān)應(yīng)用研究有許多，其效果也各具特色，在地基與樁基基礎(chǔ)工程檢測方面獲得了很大的突破，當前運用探地雷達可以達到精準的探測地基加固處理效果。

4 存在問題與分析

通常情況下，探地雷達運用的是高頻寬頻帶短脈沖電磁波與高速采樣技術(shù)，在探測分辨率方面都高于其余物理方法。然而，這不能說明探地雷達沒有缺陷，在實際運用探地雷達方面還是存在約束性，需進一步研究解決。例如：怎樣提升儀器發(fā)射功率與發(fā)射效率，可實現(xiàn)加大探測深度的目的;怎樣更進一步的壓制探測現(xiàn)場存在的電磁干擾信號，以便提升儀器信噪比，提升雷達圖像分辨率？以上問題都需我們在今后的探測工作中逐漸研究解決。探地雷運用的區(qū)域非常廣泛，檢測區(qū)域?qū)走_技術(shù)的要求也在逐漸提升。因此，需在探地雷達探測強衰減介質(zhì)、解決多區(qū)域工程實際問題與缺陷等方面急需提升，這同樣也為探地雷達技術(shù)發(fā)展指明了方向。

5 結(jié)束語

綜上所述，自分析探地雷達技術(shù)后，熟練掌握相應(yīng)儀器設(shè)備、探測現(xiàn)場、數(shù)據(jù)處理等方面的知識，能夠很好在巖土工程勘探方面為公路、鐵路、隧道工程的施工提供幫助。探地雷達相對于工程中常用的其它無損檢測方法，其優(yōu)勢在于：

（1）深度適應(yīng)性。主要體現(xiàn)在不同天線頻率的選擇能夠適應(yīng)不同的探測深度;

（2）分辨率適應(yīng)性。主要體現(xiàn)在改變天線中心頻率和頻帶寬度，可實現(xiàn)不同分辨率的檢測;

（3）連續(xù)適應(yīng)性。主要體現(xiàn)在掃描速度快，可移動進行大面積檢測;

（4）介質(zhì)分辨性。主要體現(xiàn)在可穿透介質(zhì)中的空隙探測到內(nèi)部質(zhì)量情況，可對有裝修層的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件進行檢測;

（5）圖像分辨性。主要體現(xiàn)在雷達檢測的圖像可以根據(jù)需要顯示為二維切片圖或三維立體圖。

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