矿井物探5矿井探地雷达

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1、第一章矿井探地雷达一、基本原理二、现场工作方法三、资料处理与解释四、探地雷达的应用在隧道开挖、煤矿生产及地面工程建设中经常遇到复杂的地质异常，给施工带来困难，尤其是穿过老窑、软弱破碎带、岩溶区，或者煤与瓦斯突出的危险区域，若事先未能探查清楚往往造成塌方、涌水或煤与瓦斯突出等事故，影响安全生产。在地面工程地质勘探中，要求实施大面积、高密度精查勘探，这就对地质探测手段提出了高的要求。实践证明，应用矿井地质雷达进行探测，简便快捷，机动灵活，能较好而准确地提供资料，取得较好效果。2007.9中国矿业大学。地球探测与信息技术2007.9

2、中国矿业大学。地球探测与信息技术2007.9中国矿业大学。地球探测与信息技术2007.9中国矿业大学。地球探测与信息技术探地雷达（GroundPenetratingRadar）是一种高科技的地球物理探测仪器，目前已经广泛的应用于高速公路，机场的路面质量检测；隧道，桥梁，水库大坝检测；地下管线，地下建筑的检测等诸多的工程领域。探地雷达利用一个天线发射高频宽频带电磁波，另一个天线接受来自地下介质界面的反射波。电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性质及几何形态而变化。因此，根据接收到波的旅行时间（亦称双程

3、走时）、幅度与波形资料，可推断地下介质的分布情况。2007.9中国矿业大学。地球探测与信息技术对地下雷达探测目标的解释,离不开必要的地质理论和地质工程知识，更确切地说，探测地下目标的雷达系统应称为“地质雷达系统”(Geologicradarsystem)。2007.9中国矿业大学。地球探测与信息技术一、基本原理地质雷达由发射部分和接收部分组成。发射部分由产生高频脉冲波的发射机和向外辐射电磁波的天线(Tx)组成。通过发射天线电磁波以60°～90°的波束角向地下发射电磁波，电磁波在传播途中遇到电性分界面产生反射。反射波被设置在某一

4、固定位置的接收天线（Rx）接收，与此同时接收天线还接收到沿岩层表层传播的直达波，反射波和直达波同时被接收机记录或在终端将两种显示出来。2007.9中国矿业大学。地球探测与信息技术2007.9中国矿业大学。地球探测与信息技术图1地质雷达探测原理示意图2007.9中国矿业大学。地球探测与信息技术2007.9中国矿业大学。地球探测与信息技术当地下介质中的波速v为已知时，可根据精确测得的走时t，由上式求得目标体的深度z。式中x值即收发距，在剖面测量中是固定的；v值可用宽角法直接测量，也可以根据近似计算公式：c为光速；为地下介质的相对介

5、电常数。2007.9中国矿业大学。地球探测与信息技术波的双程走时由反射脉冲相对于发射脉冲的延时而确定。雷达图形常以脉冲反射波的波形形式记录。波形的正负峰分别以黑色和白色表示，或以灰阶或彩色表示。这样，同相轴或等灰度、等色线，即可形象地表征出地下反射界面。在波形记录上，各测点均以测线的铅垂方向记录波形，构成雷达剖面。2007.9中国矿业大学。地球探测与信息技术由于探地雷达的电磁波主要是在非理想介质中传播的所以其衰减的速度非常快，这构成了雷达应用的主要障碍，即探测的深度有限。电磁波的电场强度随着距离的衰减规律是：其中为介质的吸收系

6、数，它与介质的电性和频率有关，根据计算可以写为2007.9中国矿业大学。地球探测与信息技术趋肤深度2007.9中国矿业大学。地球探测与信息技术二、发展历史及现状2007.9中国矿业大学。地球探测与信息技术三、野外工作方法探地雷达的野外工作，必须根据探测对象的状况及所处的地质环境并选择合适的测量参数，才能保证雷达记录的质量。1）、剖面法2）、多次覆盖3）、宽角法3.1测量方式2007.9中国矿业大学。地球探测与信息技术1）、剖面法剖面法是发射天线(T)和接收天线(R)以固定间距沿测线同步移动的一种测量方式，当发射天线与接收天线间

7、距为零，亦即发射天线与接收天线合二为一时称为单天线形式，反之称为双天线形式。剖面法的测量结果可以用探地雷达时间剖面图来表示。该图像的横坐标记录了天线在地表的位置；纵坐标为反射波双程定时，表示雷达脉冲从发射天线出发经地下界面反射回到接收天线所需的时间。这种记录能准确反映测线下方地下各反射界面的形态。2007.9中国矿业大学。地球探测与信息技术2007.9中国矿业大学。地球探测与信息技术2007.9中国矿业大学。地球探测与信息技术2007.9中国矿业大学。地球探测与信息技术2）、多次覆盖法由于介质对电磁波的吸收，来自深部界面的反射

8、波会由于信噪比过小而不易识别。这时可应用不同天线距的发射—接收天线在同一测线上进行里复测量，然后把测量记录中相同位置的记录进行叠加，这种记录能增强对深部地下介质的分辨能力。2007.9中国矿业大学。地球探测与信息技术2007.9中国矿业大学。地球探测与信息技术3）、宽角法当一