探地雷达与工程地质勘探

黄奕芳

（广州地质勘察基础工程公司，广东广州 510075）

探地雷达与工程地质勘探

黄奕芳

（广州地质勘察基础工程公司，广东广州 510075）

探地雷达是通过发射电磁波信号来识别目标体，在通过收集、分析和处理传输信号来完成多种工作任务，在现代社会技术中得到普遍的广泛应用，并且在地质探测方面，是进行工程地质勘察的重要工具。随着这些年来雷达技术的高速发展，探地雷达的硬件与信息处理技术的进步，探地雷达在工程地质勘查中发挥着不可替代的作用。在本文中，通过对探地雷达和工程地质勘察的相关叙述，说明探测雷达与工程地质勘查的密切关系，并解释探地雷达在工程地质勘查中发挥的作用。

探地雷达 工程地质勘探应用

一、探地雷达

1、探地雷达

探地雷达是一冲发射电磁波的电子仪器，通过传送和吸收电磁波进行工作。它利用反射回来的电波收集、分析和处理信号。探地雷达可以对地表表层以下看不见的部分或者是固体等坚硬的目标体进行电子定位与搜索。利用电磁波发射微波信息，通过地下目标体电磁波的波长与反射弧的区别来完成任务。探地雷达通过发射电磁波并接收电波信号来记录信息，电磁波波形的反射峰平常都是用黑白两种相对应的颜色来区分表示。这样同样轴可以生动的表示地下反射面。在波形记录图上记录波形，构成了雷达的一个剖面。

2、探地雷达的特点

分辨率极高：在传输电磁波信号的过程中，探地雷达的发射频率极高。

损伤性极低：探地雷达依靠电磁波发送信息，信号探测不具备破环性，对探测的目标体不具备任何损伤，可以无损伤的进行相关探测。

效率高：探地雷达容易携带，并且数据的收集迅速，效率极高。

应用场合广：探地雷达应用广泛，在各种地质形态下都运用，并且可以在多种恶劣的环境中完成信息采集的任务。

二、设备仪器

在当今市场上，目前有很多种探地雷达，用于商业用途的探地雷达更是多种多样，种类繁多，比如说加拿大探头与软件公司生产的探地雷达、日本应用地质株式会社的探地雷达等等，这些探地雷达都是世界先进水准，在全球应用广泛。

下图是加拿大PulseEKKO探地雷达的组成图。

计算机的功能：计算机在探地雷达为工程地质探测的过程中发挥出不可替代的作用，不论是信息的采集与分析处理，还是通过计算机操控控制面板，对其发出指令，都需要用到计算机，计算机具有庞大的信息处理系统，只有运用计算机，才能快速的对探地雷达探测到的电磁波信号进行快速处理，分析电磁波的各个信号。

控制面板的功能：能够接受计算机的指令，辅助对探地雷达发出的信号采集。分析和处理，可以把探地雷达获取的信号转变为相对应的代码模型传送给计算机。

发射电路：是探地雷达不可缺少的一部分，它是一个极为复杂的信号发生器，对目标体发射大量的信号，反射信号经过相应的途径被控制面板吸收。

三、工程地质勘查的实例

近些年来，我们频繁使用日本应用地质株式会社的探地雷达进行工程地质勘查作业，通过以下的实例，重点说明探地雷达在工程地质勘察中的重要作用。

1、暗浜

暗浜是一种比较特殊的地质现象。暗浜的地质土分很长的杂乱，建筑的施工废弃物、巨大的石块和金属块等混合夹杂在一起，导致了暗浜内部具有很强的导电性，就因为这样的关系，暗浜相对于周围的地质具有不同特点，探地雷达发射的电磁波也具有明显区别：它的电磁波波动大、波形复杂混乱。在暗浜与附近地质的边缘，波形的形状发生较为明显的改变，所以可以容易的用探地雷达来进行探测。

比如说在二十世纪处，上海外环的康梧路一个路段施工后，发现出现暗浜，对当时的施工提出了很大的考验，不过当时通过探地雷达进行分析，及时发现情况，了解是出现了暗浜，避免了施工中出现的安全危险，消除安全隐患。

2、防空洞

防空洞是为战时做准备的一个巨大场所，作为地下的一种没设体，防空洞都会用非常结实凝固的混泥土作为材料结构，这就造成了防空洞表层与洞顶的导电性差别，使得电磁波在两者分界处的反射波的波长波形等出现差异性变化。防空洞这类形体的构造特点为：电磁波具有较强的反射的震动幅度，从而使反射波会不能有效探测到，导致反射波出现大面积的空白区。

也是在二十世纪初，上海的一所中学校址建立在地铁线上，因此需要迁走，施工过程中发现了篮球场下舍友防空洞，洞口被学校拆迁时施工的大片垃圾堵住，这时就是通过探地雷达进行分析，找到了防空洞的洞口，因此将施工完成的便捷有效。

3、电缆

1999年10 月，地质局在探测朔黄铁路工程的电缆，由于电缆两处有水泥等固体防护层，它的导电性与周围的相关体之间存在明显差异，因而表现出反射波异常表现，通过探地雷达可以轻而易举的发现问题所在，规避因相关问题出现的危险。

4、地下管道

地下管道的种类多种多样，它们的波长特征相应的都很明显，较其它目标体有很大差异，但是地下管道都会有一些共同的特征来识别，比如说如果用探地雷达发送电磁波来侦查，会发现探地雷达的反射波的反射弧表现为同向且都是向上凸起，电磁波的震动在最上层的振幅最为明显，电磁波反射弧的两边振幅相对偏弱，甚至于是最弱。

原因在于：（1）金属管的相对导电性大，电磁波的传送更为快速，所以表现为电波衰减极为明显，在金属管的最上层电磁波的反射弧会出现翻转，没有反射到最底部。（2）而非金属管就没有这个明显的特点，相对于非金属管而言，它的内层介质很复杂，不同于金属管很纯净，因此在非金属的管道内的波形和波长都不相同。当管道里面注入大量的水时，用探地雷达探测会发现电波在水里发生了电磁波反射弧的翻转，而由于非金属管道介质的原因，电磁波反射弧会在管道内部反复的发生反射，需要消耗大量的时间。

四、结论

近些年来，探地雷达取得了令人预想不到的进步，当然，探地雷达在各个领域都有着令人非常满意的成果。在工程地质探测方面，探地雷达与其配合的更是相当方便。探地雷达能够准确、迅速的完成工程地质探测对目标体的勘查要求，不论是在地表还是在地下，都能够运用探地雷达进行探测。

随着探地雷达的不断强化，它的硬件设施不停的进步完善，数据的收集、分析和处理也在快速发展，可以将其运用在工程地质的各个方面，这为工程地质探测提供了客观的优秀条件。在经过大量的地质方面的实践应用后，不停的总结经验，反思成果，积累了大量的理论和实践成果，并将其来改善探地雷达，这点也非常重要。同样，对原始数据进行分析和处理也是探地雷达发挥最用的重要手段。

通过探地雷达与工程地质探测的巧妙结合，使得在地质领域的拓展也在快速的前进，这为地质学的进步与发展创造了良好条件。

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