不同地质雷达测量参数对数据采集效果的影响.pdf

维普资讯 第 23卷第 3期 物 探 与 化 探 Vol23．No．3 1999年 6月 GEOPHYSICAL ＆ GEOCHEM ICAlJEXPI0RATION Jun．．1999 p舀 2／／， 不同地质雷达测量参数 对数据采集效果的影响 ．e ~／， 三 竖 ：。 辉 瓤 方 摘 要 地质雷达探测技术的根本环节就是数据采集。通过结合工程实例来探讨不同的地质雷 达测量参数对数据采集教果的影响，从而为 后的探测工作提供依据 ．提高探测质量。 关麓词 ； ；盐 移 厥 探地雷达 (groundpenetrateradar，简称 GPR)方法是一种用于确定地下介质分布的电磁 技术。近年来，随着地质雷达技术的普及推广，其应用范围也 日益广泛，主要表现在：工程地质 勘察 (软土地基、基岩面、岩溶地 区等的探测)_1；地下管道、电缆及障碍物的探测 ；暗浜、古河 道的探测L2；地下建筑物的无损检测 (桩体倾斜性 的探 测，公路工程质量的检测)。地质雷达 利用其无损、快速、准确的优点，能够很好地解决这些问题 ，从而为建设单位去除了风险，缩短 了施工周期．节省了开支。应当说，地质雷达方法有着广阔的应用前景。 l 原理 地质雷达与探空雷达相似，利用高频 电磁波 (主频为数十至数百兆赫)以宽频带短脉冲形 式，由地面通过发射天线送入地下，经地下地层或 目的物反射后返 回地面，为另一接收天线所 接收口J。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，根据接收到的渡的旅行时间(亦称双程走时)、幅度与波形资料，通过图 像处理和分析 ，可确定地下界面或 目标体的空间位置或结构。 利用地质雷达来确定地下介质的分布情况，关键是要 获取真实、直观的地质雷达 图像资 料，以便于正确的解释。而获取有效信号的根本是数据采集 。因此，在进行地质雷达的数据采 集阶段，应尽量选取适当的测量参数．以使所要 了解的地下 目的物或地层能在地质雷达 图像上 有一个直观、清晰的显示。 2 不 同测量参数对数据采集效果的影响及工程实例 测量参数包括天线中心频率、时窗、采样率、测点点距与发射 、接收天线间距。其中，时窗、 采样率的选取对采集效果的影响不大，通常可 以采用常规的计算方法。时窗 W 主要取决于 最大探测深度 —与地层电磁波速度 ，数据采集时所开的时窗可由下式估算 w s哿 1998年 12月 17日收稿。 上式中，时窗的选用值增加30％，是起地阜速度与目标深度的变化所留出的余量。采样率由 维普资讯 物 探 与 化 探 23卷 尼奎斯特(Nyquist)采样定律控制，即采样率至少应达到记录的反射波中最高频率的2倍 。为 了使记录波形更完整，一般采样率取天线中心频率的 6倍 。当天线 中心频率为 ，，则采样率 △￡为 it；= 天线中心频率、测点点距与发射 、接收天线间距的选取对探测效果有着显著的影响．在此一一 加 以探讨。 天线中心频率决定了地质雷达分辨最小异常的能力和所能探测到最深的 目的体的深度， 即地质雷达的分辨率和探测距离。当选用中心频率高的天线时，其分辨率高，但探测距离小； 选用中心频率低的天线时，探测距离大，但分辨率降低了，这就要求在选取天线中心频率时，需 兼顾 目标深度和 目标最小尺寸，使所选 的天线既能探测到 目标体所在的深度，又能达到分辩率 的要求。一般来