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地質雷達廣泛應用于市政工程、地下設施、考古、地質與水文等領域的探測和評估,原理是其主機通過天線由地面發射電磁波到地下,當電磁波遇到不同電性差異的目標體或不同介質的界面時便會發生反射與透射,反射波返回地面,又被接收天線所接收。此時雷達主機記錄下電磁波從發射到接收的雙程時間t和幅度與波形資料,通過對圖像進行解釋和分析,確定不同界面及深度、空洞等。
2儀器及測線布置
采用美國SIR-20型地質雷達,根據不同的檢測深度要求配備270MHZ、100MHZ高頻天線。針對雞鳴驛古城內的地下通道,城墻進行探測,地下通道的檢測中,測線垂直通道延伸的方向布設,城墻的檢測中,測線沿城墻走向及垂直城墻走向進行探測。
3測量參數
100MHz天線:測量方式采用連續測量,時窗范圍:150ns(最大探測深度可達30m),采樣率:512樣點/掃描,掃描率:32掃描/秒,每2m做一探測標志。270MHz天線:測量方式采用連續測量,時窗范圍:100ns(最大探測深度可達5.0m),采樣率:512樣點/掃描,掃描率:32掃描/秒,每2m做一探測標志,每探測一條另存為一個探測文件。本次探測工作依據《巖土工程勘察規范》(GB50021-2001)。
4數據處理與分析
通過對檢測數據進行背景去除、濾波,設置介電常數、水平均一化等一系列處理,分析確定地下洞室的位置及深度,橫坐標表示探測的水平距離,縱坐標表示距地面的深度。由于空氣與土或與石的介電常數差異較大,所以當結構中有明顯的空隙或空洞時,地質雷達會有明顯的強反射信號。雷達圖像上可以看出兩處空洞的位置、深度和大小,(a)處空洞頂距地面約1.5m,最深處距地面約4.5m,空洞高度約2m;(b)處空洞頂距地面約2.0m,最深處距地面約3.5m,空洞高度約2m。
5結論與建議
地質雷達操作簡單,精度高,能對地下空洞、城墻內部的裂縫破損進行檢測,工程實例表明,采用地質雷達對古建進行勘測是比較準確和可行的,探測效果較好,對古建的評估和加固提供了有力的支持。但是,地質雷達還存在一定局限性,隨著探測深度的增大,探測精度降低,進一步影響到探測質量,有時會造成誤判,因此建議在古建探測中,地質雷達、地震面波等多種無損檢測方式并用,能取得較好的探測效果。
作者:孫建超單位:陜西鐵路工程職業技術學院