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理論概述

探地雷達介紹

探地雷達（Ground Penetrating Radar(GPR)）具備較多優點，如連續、無損、高效、準確等探測優點。探地雷達由集成主機、天線組件和相關軟件等幾個部分組成。

探地雷達通常廣泛用于考古、基礎深度確定、冰川、地下水污染、礦產勘探、溶洞、地下管纜探測、分層、地下埋設物探察、公路地基和輔層、鋼筋結構、水泥結構、無損探傷等檢測。

理論概述

探地雷達理論介紹

基本理論

發射天線根據電磁波在有損介質中的傳播，向要測量的介質發射高頻寬頻短脈沖的電磁波。如果在發射電磁波時遇到不均勻界面，會將部分電磁波進行反射，反射系數與被測介質的介電常數有較大關系。雷達主機及時接收并處理此部分產生的反射波，根據介質的介電常數和電導率不同確定介質中電磁波傳播速度，結合電磁波雙程走時來確定界面或目標體的位置分析接收的反射波形態、幅度、變化特征，以對目標物體進行識別。

介電常數

介電常數是一個無量綱物理量，它表征一種物質在外加電場情況下，儲存極化電荷的能力。自然界中物質的介電常數最大的物質是水，介電常數為81，最小的是空氣，數值為1。介電常數不同的兩種介質的界面，會引起電磁波不同的反射，反射波的強度與兩種介質的介電常數及電導率的差異有關。即使介電常數的差異小到1，也能產生反射，該反射也能被雷達檢測到。

設備介紹

探地雷達測試設備

產品外觀

產品特點

1、探地雷達優點

1.攜帶方便

2.GPR是無損探測技術

3.數據采集速度非常快

4.水平和垂直位置精度高

2、巖聯探地雷達特點（與市面對比）

1.結構上（一體式天線）

系統集成度高：雷達收發天線與主機控制模塊集成在一起，免去了很多線纜的連接，這樣做最大的優勢是，極大地屏蔽了雷達內部噪聲干擾。另一方面一體化設計，大大降低了雷達現場組裝的過程，提高了工作效率，同時也方便攜帶和使用。

2.數據傳輸

首創的無線傳輸機制：雷達與上位機（筆記本電腦）采用無線方式通訊，只需要打開電源，連接WiFi就可以工作，并且可以實時在電腦上觀測采集數據，現場分析，也能實時觀測異常，定位異常點，非常方便。

3.適用性

全中文軟件，界面友好，符合國內工程人員使用習慣。一鍵式參數設定，雷達自適應參數校驗，方便使用，簡單易學，極大提高工作效率。三種工作模式（點測、連續、測距）適應于各種工程應用場。

工程實例

探地雷達現場應用-廣東某在建隧道項目

隧道概述

明挖法隧道段采用矩形框架或拱形明洞式襯砌結構，礦山法隧道段采用曲墻帶仰拱的復合式襯砌結構，盾構法隧道段釆用單層管片襯砌結構。

礦山法隧道初期支護釆用C25噴射混凝土，二次襯砌采用防水鋼筋混凝土；工作井主體結構釆用防水鋼筋混凝土，盾構隧道管片襯砌采用C55、C60鋼筋混凝土，軌下填充釆用C20混凝土。

檢測依據

探地雷達檢測以中華人民共和國家行業標準：

1.《鐵路隧道工程質量檢驗評定標準》，TB10417 一98 ；

2.《鐵路混凝土與砌體工程施工及驗收規范》，TB10210 一97；

3.《鐵路隧道襯砌質量無損檢測規程》，TB10223 一2004 ；及設計要求為依據。

檢測要求

1.初支厚度及鋼拱架缺失；

2.初支內部及背后缺陷；

3.二襯砌厚度及鋼筋網缺失；

4.二襯內部缺陷；

設備選擇

1.在隧道工程檢測中，探地雷達具備方便、快捷、無損的檢測優點。

2.檢測范圍的深度在1m內，可以使用900 MHz天線，來識別隧道的具體情況。

掃描技術

1.掃描位置

現場測線布置示意圖

測線布置應以縱向布置為主，橫向布置為輔，每5 -10m 測線應有一個里程標記。

隧道施工階段檢測：單洞兩車道隧道應分別在隧道的拱頂、左右拱腰、左右邊墻布置5條測線。單洞三車道應在隧道的拱腰部位增加兩條測線；遇到襯砌有缺陷的地方應加密測線。

交工驗收階段檢測：單洞兩車道隧道應分別在隧道的拱頂、左右拱腰布置共3條測線。單洞三車道應在隧道的拱腰部位增加兩條測線；遇到襯砌有缺陷的地方應加密測線。

2.設備參數設置

①工作模式：連續模式（未配測距輪，建議配測距輪可精準測距，定位缺陷位置）

②天線類型：900M

③測量時窗：30ns(襯砌厚度40cm，30ns保證1米深度的分辨率)

④天線延時：28（保證首波在梯形框附近）

⑤介電常數：8（考慮到混凝土養護臨期不夠，并未達到設計強度）

⑥掃描速度：120scan/s（工程用車，速度均勻，根據現場設備移動速度匹配）

⑦自動增益：-16（根據波形在方框內的占比調整，建議居中占2/3，過大顏色過重，不利于分辨缺陷，過小看不清反射波，可根據需要局部增益設置以凸顯想要排查的深度范圍）

示圖分析

探地雷達數據分析

信號判斷

探地雷達圖像處理包括圖像解釋和識別異常，一方面基于探地雷達圖像的分析解釋，另一方面由工程實踐情況綜合分析。

數據解釋

1.密實：襯砌信號幅值較弱，波形均勻，甚至沒有界面反射信號；

2.不密實：襯砌界面反射信號強，信號為強反射信號，同相軸不連續，錯斷，一般區域化分布；

3.空洞：襯砌界面反射信號強，呈典型的孤立體相位特征，通常為規整或不規整的雙曲線波形特征，三振相明顯，在其下部仍有強反射界面信號，兩組信號時程差較大 ；

4.脫空：襯砌界面反射信號強，呈帶狀長條形或三角形分布，三振相明顯，通常有多次反射信號；

5.鋼筋網:有規律的連續的小月牙形強反射信號,月牙波幅較窄；

6.鋼架：分散的月牙形強反射信號。

現場圖像分析

1.拱頂數據：

2.測拱線數據：

總結

影響雷達檢測結果的幾個因素

1.現場影響因素：

現場檢測條件不同、測線定位差異、樁號定位誤差等；

2.介電常數標定：

介電常數一般在現場試驗標定較可靠，可選擇能夠直接測量混凝土厚度的地方進行標定；

3.設備選用：

針對不同的目標體，應選用合理的設備配置。

4.混凝土齡期影響：

對于襯砌的檢測往往分為施工過程檢測和竣（交）工驗收檢測，施工過程檢測時根據現場情況，有時在混凝土澆筑后不久進行，混凝土的強度尚在變化、其含水情況亦不穩定，且其含水率往往較交工時大，因此其混凝土介電常數取值難以準確。施工過程檢測中的取值如果參照交工驗收時的混凝土介電常數取值，往往偏小，進而造成襯砌厚度判讀結果偏大。這也是造成施工過程檢測和交工驗收檢測兩者結果爭議的主要原因之一；

5.目標準確識別：

需要檢測人員有專業的物探知識以及豐富的現場經驗。

一切從顧客感受出發·珍惜每一次服務機會！