地質雷達在管線探測中的應用

王 凱

0 引言

隨著社會的發展，地下管線的密度越來越大，在地下施工如此之多的今天，這些管線的安全直接關系著當地的經濟發展及居民的正常生活，也關系到施工人員的安全。近年來，由于雷達技術的逐漸成熟，地質雷達在地下施工過程中得到廣泛應用。

1 地質雷達原理及其應用

1.1 地質雷達原理

地質雷達(GPR)的工作原理是通過對電磁波在地下介質傳播規律與波場特點的研究分析，進而查明介質的結構、屬性、幾何形態及其空間分布特征。地質雷達由地面上的發射天線以寬頻帶短脈沖形式將高頻電磁波(主頻為106Hz～109Hz)發射送入地下，經過地下目標體或不同電磁性質的介質分界面反射將電磁波返回地面，被另一個天線所接收，而剩余電磁波能量則穿過界面繼續向下傳播，在更深的分界面繼續反射和透射，直到電磁能量被地下介質全部吸收為止。地質雷達探測技術是目前分辨率最高的工程地球物理探測方法，它是近些年迅速發展起來的一種用于確定地下介質分布的廣譜電磁技術。地質雷達原理見圖1。

1.2 地質雷達應用

應用地質雷達探測地下管線主要是對管線屬性和位置的確定。因此，掌握電磁波在介質中的傳播速度和透射能力就非常重要。在以位移電流為主的有耗媒介中，電磁波的傳播速度為v=c/εr，其中，光速c=0.3 m/ns;εr為媒介的介電常數。因此，電磁波的傳播速度只與媒介的介電常數有關。電磁波在有耗媒介中的傳播過程，因媒介對電磁波的吸收而發生能量衰減，這限制了地質雷達的探測深度。……