地质雷达操作规程之欧阳家百创编

地质雷达法检测操作规程

欧阳家百（2021.03.07）

1、地质雷达法适用范围

地质雷达法可用于地层划分、岩溶和不均匀体的探测、工程质量的检测，如检测衬砌厚度、衬砌背后的回填密实度和衬砌内部钢架、钢筋等分布，地下管线探查及隧道超前地质预报等。

2、地质雷达主机技术指标：

（1）系统增益不低于150dB；

（2）信噪比不低于60dB；

（3）采样间隔一般不大于0.5ns、A/D模数转换不低于16位；

（4）计时误差小于1ns；

（5）具有点测与连续测量功能，连续测量时，扫描速率大于64次/秒；

（6）具有可选的信号叠加、实时滤波、时窗、增益、点测与连续测量、手动与自动位置标记功能；

（7）具有现场数据处理功能，实时检测与显示功能，具有多种可选方式和现场数据处理能力。

3、地质雷达应符合下列要求：

（1）探测体的厚度大于天线有效波长的1/4，探测体的宽度或相邻被探测体可以分辨的最小间距大于探测天线有效波第一聂菲儿带半径。

（2）测线经过的表面相对平缓、无障碍、易于天线移动。

（3）避开高电导屏蔽层或大范围的金属构件。

4、地质雷达天线可采用不同频率的天线组合，技术指标为：

（1）具有屏蔽功能；

（2）最大探测深度应大于2m；

（3）垂直分辨率应高于2cm。

5、现场检测

（1）测线布置

1、隧道施工过程中质量检测应以纵向布线为主，横向布线为辅。纵向布线的位置应在隧道的拱顶、左右拱腰、左右边墙和隧道底部各布置一条；横向布线可按检测内容和要求布设线距。一般情况线距8～12m；采用点测时每断面不少于6点。检测中发现不合格地段应加密测线或测点。

2、隧道竣工验收时质量检测应纵向布线，必要时可横向布线。纵向布线的位置应在隧道拱顶、左右拱腰和左右边墙各布一条；横向布线线距8～12m；采用点测时每断面不少于5个点。需确定回填空洞规模和范围时，应加密测线和测点。

3、三线隧道应在隧道拱顶部位增加2条测线。

4、测线每5～10m应有一历程标记。

（2）介质参数的标定：

检测前应对衬砌混凝土的介电常数或电磁波速做现场标定，且每座隧道不少于一处，每处实测不少于3次，取平均值为该隧道的介电常数或电磁波速。当隧道长度大于3km、衬砌材料或含

水率变化较大时，应适当增加标定点数。

（3）标定方法：

1、在已知厚度部位或材料与隧道相同的其他预制件上测量；

2、在洞口或洞内避车处使用双天线直达波法测量；

3、钻孔实测。

（4）求取参数的条件：

1、标定目标厚度一般不小于15cm，且厚度已知；

2、标定记录中界面反射信号应清晰、准确。

（5）标定结果的计算：

1、介质的相对电导系数（ξ）和电磁波速度（ν）按下式计算：

ξr=（0.3t/2d）2

ν =（2d/t）×109

式中 t ：电磁波双程旅行时间（ns）

d：标定目标体的厚度（m）

ν：电磁波的传播速度（m/ns）

2、参数的采取：

篮家岩隧道设计图纸电磁波在各种围岩的波速

常见介质的物理参数

介质电导率(S/m)介电常数

(相对值)

速度(m/ns)

衰减系数

(dB/m)

空气010.30

纯水104～3×102810.0330.1海水4810.01103

冰 3.20.170.01雪（湿）4—120 .09—0.15

花岗岩(干)10850.150.01～1花岗岩(湿)10370.10.01～1玄武岩(湿)10280.15(干)

安山岩2O.21

凝灰岩6O.12

大理岩60.12

石灰岩7(6)0.11(0.12)

灰岩(干)10970.110.4～1灰岩(湿) 2.5×10280.4～1砂(干)107～1034～60.150.01砂(湿)104～102300.060.03～0.3粘土(湿)101～18～120.061～300页岩(湿)10170.091～100砂岩(湿)4×1026（4）（0.15）

煤 4.50.14～O.15

土壤（干） 1.4×104 2.6～150.13～0.17()20～30土壤（湿） 1.4～5.0×10215～400.095(ε10)0.15(ε40)

土壤(含水20%)10(4～0.095)(0.05～0.15)

士壤(干)4(3～5)0.15(0.130.17)

肥土150.078

混凝土 6.40.12

聚氯乙烯30.15

沥青3～50.12～0.18

铜或铁1

（6）测量时窗的确定：

测量时窗长度Δt和采样率s按下式计算：

Δt=（2dξr1/2/0.3）×α

S=2×Δt×f×k×103

式中：α：调整系数，一般取1.52.0

f：天线中心频率

k：系数，一般取610

（7）地质雷达不同天线的探测深度按下式计算：

?max<30/σ、或?max<35/β

式中：?max：所选天线的最大探测深度（m）

σ：介质的电导率（s/m）

β：介质的吸收系数

（8）扫描点数的确定：

S=2×Δt×f×k×103

式中：S：扫描样点数

Δt：时窗长度（ns）

f：天线中心频率（MHz）

K：系数，一般取610

（9）纵向布线应采取连续测量方式，扫描速度不得小于64道（线），特殊地段或条件不允许时可采用点测方式，测量点距不得大于20cm。

6、检测步骤：

（1）根据检测任务及实际情况，选取天线型号；

（2）安装电池，接通数据线和电源线；

（3）开机，使仪器处于正常工作状态；

（4）标记检测起始位置及桩号，必要时每10m做一标记，直至所要检测的终点；

（5）设置检测的各种参数，包括起始点桩号、时窗、采样点数等；

（6）开始检测，检测天线应移动平稳、速度均匀、移动速度宜为35km/h；

（7）检测时，应根据移动速度及测段上的标记、主机显示的桩号或距离，随时进行标记或对照，以消除检测距离上的误差；

（8）记录包括记录测线号、方向、标记间隔以及天线类型等；

（9）当需要分段测量时，相邻测量段落接头重复长度不应小于1m，地质超前预报，重复长度不小于5m。

（10）应随时记录可能对测量产生电磁影响的物体（如渗水、电缆、铁架等）及其位置；

（11）应准确标记测量位置及桩号。

7、数据处理及解释：

（1）处理要求

原始数据处理前应回放检验，数据记录完整、信号清晰、里程标记准确。不合格的原始记录不得进行处理和解释。

数据处理和解释软件应使用正式认证的软件或经鉴定合格的软件。

比例：波形显示时所占的像素数，比例一般为间隔的2倍。

间隔：波形中心线之间的像素数。

叠加：几个扫描信息叠加后，显示为1个波形。

抽点：跳过几个点后，显示一个波形。用于剖面较长的情况。

填充标准：正表示填充正波，负表示填充负波。通常默认为正波。

填充大小：一般建议设置0.表示波形一起跳就填充。

预览：表示波形显示效果。

（2）数据处理与解释的流程：

（3）数据处理：

确保位置标记准确、无误。

确保信号不失真，有利于提高信噪比。

（4）检测图像解释：

解释应在检测区内物性参数和衬砌结构的基础上，按由已知到未知和定性指导定量的原则进行。

根据现场记录，分析可能存在的干扰位置与雷达记录中异常的关系，准确区分有效异常与干扰异常。

准确读取双程旅行时的数据；

（5）解释结果和成果图件应符合衬砌质量或地质预报检测要求。

衬砌界面和地质超前预报的异常界面应根据反射信号的强弱、频率变化及延伸情况确定。

（6）衬砌厚度或探测对象的埋深应由下式确定：

厚度、埋深按下式计算：

d=（0.3/2dξr1/2）

或 d=（νt/2）×109

式中：d：衬砌厚度或埋深（m）

ξr：相对介电常数

ν：电磁波在介质中的传播速度（m/ns）

T：雷达脉冲的往返旅行时间（ns）

8、混凝土、钢架（筋）质量判定

（1）衬砌背后回填密实度的判定：

密实：信号幅度较弱。甚至没有界面反射信号；

不密实：衬砌界面的强反射信号同相轴呈绕射弧形，且不连续，较分散；

空洞：衬砌界面反射信号强，三振相明显，在其下部仍有强反射面信号，两组信号时程差较大。

（2）衬砌内部钢架、钢筋位置分布的判定：

钢架：分散的月牙形强发射信号；

钢筋：连续的小双曲线刑强反射信号。