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在地下管线探测中雷达参数选取及异常特征分析

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在地下管线探测中雷达参数选取及异常特征分析
摘要：探地雷达在地下管线探测中，得到了广泛的应用，地下管线及周围介质对雷达高频脉冲波的反射及吸收表现出不同的地球物理特性，必须根据测区介质的物性差异，选取好工作参数，科学地分析不同种类地下管线对雷达高频脉冲波的反射及吸收特征。
关键词：物性差异 工作参数 反射及吸收特征
1 物性差异分析
地下管线大多为金属材质，部分为非金属材质，多以坚硬均匀的物质构成(如铸铁、钢、砼、PE、PVC等材质)，分布在市区内主、次、支路下的土壤或杂填土中，地下管线与周围松散、硬度不一的土壤或杂填土之间，管线与管线内的载体之间，均存在着介电常数和电阻率等物性差异，这是雷达用于地下管线探测的地球物理前提。（表1）
2 工作参数选取
选取好工作参数是雷达探测地下管线的关键。必须根据地下管线的管径和埋深来确定工作频率、时窗大小等参数。

3 数据采集及处理
工作方式：采用发射天线和接收天线以固定间距沿测线同步移动的剖面测量方式；测线垂直管线走向布置，采用点测，逐点观测，取得来自管状目标体的反射波图形。完成一个剖面后，发射天线与接收天线对调，重复工作，其探测结果取两次探测异常点中心，能够有效地消除偶然误差。其剖面法测量结果用时间剖面图像来表示，横坐标表示天线在地表的位置，纵坐标为反射波双程走时，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。

对于土壤、杂填土介质，其介电常数值一般取εγ=14左右，本次天线频率f=250?MHz，算得nx=0.08?m。测点距取nx=10?cm，可以满足要求。
数据处理：对采集回的数据进行处理，采用频率滤波，消除某一频段的干扰；采用反褶积来压制多次反射波；采用空间滤波的有效道叠加和道间差的方法，使异常具有更好的连续性或独立性，从而提高数据图像的可解释性；采用平滑数据的点平均法消除信号中的高频干扰；再根据地质情况、电性特征、被探测体的性质和规模进行综合分析。
4 异常特征分析

由上可知：对埋设于土壤或杂填土内的管线对电磁波的反射特征，因管线内的载体不同而呈现出不同的反射特征。现以砼管为例，分析如下。
①对于充水砼管：R外=0.13～0.19＞0 R内=－0.56＜0,说明两界面反射波振幅反向；|R内|＞|R外|，说明内界面的反射波强度大于外界面的反射波强度。
②对于充气砼管：R外=0.13～0.19＞0 R内=0.43＞0,说明两界面反射波振幅同向；|R内|＞|R外|，说明内界面的反射波强度大于外界面的反射波强度。
③对于金属管线：金属内波速近似为零，基本是全反射波，波形为反向，振幅较强。

5 结语
用地质雷达探测地下管线，因周围介质电阻率不同而对电磁波的吸收程度有较大的改变，必须注意天气的变化和地下潜水面的高低；因管线材质、载体特性、雷达的天线频率、管壁厚度和周围介质的介电常数等因素不同而对电磁波的反射强度有较大的差异，必须认真选取工作参数，仔细分析反射波的反射特征，通过反射波组的同相性形成同相轴来判别管线空间位置，从而提高地质雷达在地下管线探测中的平面及埋深的精度。
参考文献
[1] 建设部.CJJ61-2003，F城市地下管线探测规程[M].中国建筑工业出版社，2003.
[2] 何焦登.地震勘探原理和方法[M].地质出版社，1986.
[3] 李大心.探地雷达方法与应用[M].地质出版社，1994.

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