地质雷达操作专项规程.docx

地质雷达法检测操作规程
1、地质雷达法适用范围
地质雷达法可用于地层划分、岩溶和不均匀体探测、工程质量检测，如检测衬砌厚度、衬砌背后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）采样间隔通常小于0.5ns、A/D模数转换不低于16位；
（4）计时误差小于1ns；
（5）含有点测和连续测量功效，连续测量时，扫描速率大于64次/秒；
（6）含有可选信号叠加、实时滤波、时窗、增益、点测和连续测量、手动和自动位置标识功效；
（7）含有现场数据处理功效，实时检测和显示功效，含有多个可选方法和现场数据处理能力。
3、地质雷达应符合下列要求：
（1）探测体厚度大于天线有效波长1/4，探测体宽度或相邻被探测体能够分辨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金属构件。
4、地质雷达天线可采取不一样频率天线组合，技术指标为：
（1）含有屏蔽功效；
（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）测线部署
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。纵向布线位置应在隧道拱顶、左右拱腰、左右边墙和隧道底部各部署一条；横向布线可按检测内容和要求布设线距。通常情况线距8～12m；采取点测时每断面不少于6点。检测中发觉不合格地段应加密测线或测点。
2、隧道完工验收时质量检测应纵向布线，必需时可横向布线。纵向布线位置应在隧道拱顶、左右拱腰和左右边墙各布一条；横向布线线距8～12m；采取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应有一历程标识。
（2）介质参数标定：
检测前应对衬砌混凝土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、衬砌材料或含水率改变较大时，应合适增加标定点数。
（3）标定方法：
1、在已知厚度部位或材料和隧道相同其它预制件上测量；
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）求取参数条件：
1、标定目标厚度通常大于15cm，且厚度已知；
2、标定统计中界面反射信号应清楚、正确。
（5）标定结果计算：
1、介质相对电导系数（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：标定目标体厚度（m）
ν：电磁波传输速度（m/ns）
2、参数采取：
序号
围岩岩性
岩石坚硬程度
岩体纵波速度（Km/S）
代表段落
1
白云岩
较软岩
3.2—4.1
K43+206-K43+260
2
白云岩
较软岩
3.4—4.4
K43+260-K44+100
3
白云岩、灰岩、变质砂岩
较坚硬岩
3.5—3.9
K44+170-K45+020、K45+140-K47+200
4
白云岩、灰岩、变质砂岩
极软岩
——
K44+100-K44+170、K45+020-K45+140、K47+100-K47+200
5
千枚岩
较软岩
2.7—3.6
K47+200-K48+500
篮家岩隧道设计图纸电磁波在多种围岩波速
常见介质物理参数
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
0
1
0.3
0
纯水
10-4～3×10-2
81
0.033
0.1
海水
4
81
0.01
103
冰

3.2
0.17
0.01
雪（湿）

4—12
0 .09—0.15

花岗岩(干)
10-8
5
0.15
0.01～1
花岗岩(湿)
10-3
7
0.1
0.01～1
玄武岩(湿)
10-2
8
0.15(干)

安山岩

2
O.21

凝灰岩

6
O.12

大理岩

6
0.12

石灰岩

7(6)
0.11(0.12)

灰岩(干)
10-9
7
0.11
0.4～1
灰岩(湿)
2.5×10-2
8

0.4～1
砂(干)
10-7～10-3
4～6
0.15
0.01
砂(湿)
10-4～10-2
30
0.06
0.03～0.3
粘土(湿)
10-1～1
8～12
0.06
1～300
页岩(湿)
10-1
7
0.09
1～100
砂岩(湿)
4×10-2
6（4）
（0.15）

煤

4.5
0.14～O.15

土壤（干）
1.4×10-4
2.6～15
0.13～0.17()
20～30
土壤（湿）
1.4～5.0×10-2
15～40
0.095(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(0.13-0.17)

肥土

15
0.078

混凝土

6.4
0.12

聚氯乙烯

3
0.15

沥青

3～5
0.12～0.18

铜或铁

1
----

（6）测量时窗确实定：
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×10-3
式中：α：调整系数，通常取1.5-2.0
f：天线中心频率
k：系数，通常取6-10
（7）地质雷达不一样天线探测深度按下式计算：
ԁmax<30/σ、或ԁmax<35/β
式中： ԁmax：所选天线最大探测深度（m）
σ ：介质电导率（s/m）
β ：介质吸收系数
（8）扫描点数确实定：
S=2×Δt×f×k×10-3
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，通常取6-10
（9）纵向布线应采取连续测量方法，扫描速度不得小于64道（线），特殊地段或条件不许可时可采取点测方法，测量点距不得大于20cm。
6、检测步骤：
（1）依据检测任务及实际情况，选择天线型号；
（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）标识检测起始位置及桩号，必需时每10m做一标识，直至所要检测终点；
（5）设置检测多种参数，包含起始点桩号、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3-5km/h；
（7）检测时，应依据移动速度及测段上标识、主机显示桩号或距离，随时进行标识或对照，以消除检测距离上误差；
（8）统计包含统计测线号、方向、标识间隔和天线类型等；
（9）当需要分段测量时，相邻测量段落接头反复长度不应小于1m，地质超前预报，反复长度大于5m。
（10）应随时统计可能对测量产生电磁影响物体（如渗水、电缆、铁架等）及其位置；
（11）应正确标识测量位置及桩号。
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，数据统计完整、信号清楚、里程标识正确。不合格原始统计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软件或经判定合格软件。
百分比：波形显示时所占像素数，百分比通常为间隔2倍。
间隔：波形中心线之间像素数。
叠加：多个扫描信息叠加后，显示为1个波形。
抽点：跳过多个点后，显示一个波形。用于剖面较长情况。
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：通常提议设置0.表示波形一起跳就填充。
预览：表示波形显示效果。
（2）数据处理和解释步骤：
（3）数据处理：
确保位置标识正确、无误。
确保信号不失真，有利于提升信噪比。
（4）检测图像解释：
解释应在检测区内物性参数和衬砌结构基础上，按由已知到未知和定性指导定量标准进行。
依据现场统计，分析可能存在干扰位置和雷达统计中异常关系，正确区分有效异常和干扰异常。
正确读取双程旅行时数据；
（5）解释结果和结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异常界面应依据反射信号强弱、频率改变及延伸情况确定。
（6）衬砌厚度或探测对象埋深应由下式确定：
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：电磁波在介质中传输速度（m/ns）
T ：雷达脉冲往返旅行时间（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，三振相显著，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、钢筋位置分布判定：
钢架：分散月牙形强发射信号；
钢筋：连续小双曲线刑强反射信号。