地质雷达法在市政工程地下病害体探测中的应用

地质雷达法在市政工程地下病害体探测中的应用

王伟平

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摘要：地质雷达法作为一种高效、精确的地下探测技术，在市政工程地下病害体探测中发挥着重要作用。本文首先介绍了地质雷达技术的原理和特点，然后分析了市政工程地下病害体的特性与探测挑战，以及分类与危害。接着，详细阐述了地质雷达法在市政工程地下病害体探测中的应用，包括探测原理和探测流程。最后，总结了地质雷达法在市政工程地下病害体探测中的优势和不足，为相关领域的实践和研究提供了参考。

关键词：地质雷达法；市政工程；地下病害体

随着城市建设的快速发展，市政工程的地下结构日益复杂，地下病害体如空洞、裂缝、异物侵入等问题逐渐暴露，对市政工程的安全运营构成了严重威胁。因此，准确、高效地探测地下病害体对于保障市政工程安全至关重要。地质雷达法作为一种非破坏性探测技术，具有分辨率高、探测深度大、操作简便等优点，在市政工程地下病害体探测中得到了广泛应用。本文将对地质雷达法在市政工程地下病害体探测中的应用进行探讨，旨在为相关工程实践提供参考和借鉴[1]。

一、地质雷达技术概述

（一）地质雷达法原理

地质雷达法（Ground Penetrating Radar，简称GPR）是一种基于电磁波传播原理的地下探测技术。其工作原理是通过向地下发射高频电磁波，并接收其反射信号来分析地下介质的结构和性质。电磁波在地下介质中传播时，会受到介质电性、磁性和几何形态的影响，当遇到不同介质界面时，电磁波会发生反射和折射。这些反射信号被雷达接收并处理后，可以形成地下结构的图像，从而实现对地下病害体的探测和定位。地质雷达法能够非破坏性地获取地下介质的信息，广泛应用于岩土工程、环境工程、考古学等领域[2]。

在地质雷达法中，高频电磁波是关键因素。这些电磁波通常具有较高的频率和较短的波长，使得它们能够穿透地表并进入地下介质。通过调整发射电磁波的频率和功率，可以实现对不同深度和分辨率的探测需求。同时，地质雷达系统还配备了先进的信号处理技术，能够对接收到的反射信号进行滤波、增强和成像，从而得到更为清晰、准确的地下结构图像。

（二）地质雷达法特点

地质雷达法具有分辨率高、探测深度大、操作简便等特点，使得它在地下探测领域具有广泛的应用前景。首先，地质雷达能够高分辨率地识别地下介质的细微变化。由于电磁波在地下介质中传播时受到的影响因素较多，因此地质雷达能够捕捉到这些微小的变化，如裂缝、空洞、土层厚度等。这使得地质雷达在病害体的精确探测和定位方面具有独特的优势。其次，地质雷达的探测深度较大。通过调整发射电磁波的频率和功率，可以实现对不同深度的探测需求。这使得地质雷达能够满足市政工程中对深层地下结构的探测需求[3]。此外，地质雷达法操作简便，对现场环境要求较低。它不需要大量的设备和人力投入，只需将雷达设备放置在合适的位置，即可进行探测工作。这使得地质雷达法能够在复杂环境下进行探测工作，提高了探测效率。

二、市政工程地下病害体的特点与分类

（一）地下病害体的特性与探测挑战

市政工程的地下结构，如地铁隧道、地下排水管道、地下综合管廊等，常常具有埋设深度大、结构形态多样且复杂、所处环境条件多变等特点。这些复杂的地下结构在长期的运营过程中，受到地质条件、环境因素、材料老化、外力作用等多种因素的影响，容易产生各种地下病害体[4]。

地下病害体在复杂的地下环境中孕育发展，具有显著的隐蔽性、形态多样性和不确定性。由于它们往往隐藏在地表之下，难以直接观察，加上地下环境的复杂性和不确定性，使得地下病害体的探测变得异常困难。为了揭示地下病害体的真实情况，确保市政工程的安全运营，必须借助先进的探测技术，如地质雷达、声波探测、电磁波探测等，对地下结构进行全面的检测和分析。

（二）地下病害体的分类与危害

地下病害体的分类主要依据其形成原因和表现形式。常见的地下病害体包括空洞、裂缝、异物侵入等。

空洞是地下结构中常见的病害体之一，主要由侵蚀、冲刷等地质作用形成。空洞的存在会严重削弱地下结构的承载能力，增加结构失稳的风险，甚至可能导致地面塌陷等严重事故。

裂缝是地下结构受到外力作用或材料老化而产生的开裂现象。裂缝不仅会降低地下结构的整体性和稳定性，还可能成为地下水和有害物质的渗漏通道，对地下结构的安全运营构成严重威胁。异物侵入则是指地下管道、电缆等异物侵入地下结构，对原有结构造成破坏。异物侵入不仅会影响地下结构的正常使用，还可能引发短路、火灾等安全事故[5]。

三、地质雷达法在市政工程地下病害体探测中的应用

在市政工程的地下病害体探测中，地质雷达法凭借其高效、精准的特点，被广泛应用于实际工程中。该方法主要基于电磁波在地下介质中的反射现象，通过对反射波的分析和处理，来获取地下结构信息，从而为市政工程的规划、设计、施工和维护提供重要依据。

（一）探测原理

地质雷达系统发射出高频电磁波，这些电磁波在地下介质中传播时，若遇到不同介质的分界面，如空洞、裂缝等病害体，就会发生反射。反射回来的电磁波被雷达系统接收并记录下来，形成反射波信号。这些信号中包含了地下病害体的位置、形状、大小以及介质性质等重要信息。通过对这些信号的分析和解释，可以实现对地下病害体的有效探测

[6]。

（二）探测流程

在市政工程地下病害体探测中，地质雷达法的应用流程通常包括以下几个步骤：在探测工作开始前，需要对工程现场进行详细的勘查，了解地质、地形以及地下管线等情况。这些信息对于确定探测区域、探测深度以及选择合适的探测方法具有重要意义。根据现场勘查的结果，选择合适的地质雷达系统。同时，根据探测需求调整天线的频率和角度，以确保获得最佳的探测效果。在探测区域内，按照一定的间距和方向进行数据采集。采集过程中，要密切关注反射波信号的变化，及时调整探测参数以获取更准确的数据。采集到的反射波信号往往包含大量的噪声和干扰信息，需要进行滤波、增强和识别等处理，以提取出地下病害体的信息。这一步骤需要借助专业的数据处理软件和技术来完成。根据处理后的数据，结合现场勘查情况，对地下病害体进行解释和判断。这一过程需要综合考虑多种因素，如反射波的振幅、相位、频率等，以及地质、地形等背景信息。将探测结果以报告形式呈现，包括探测区域的地质概况、探测方法、数据处理结果、地下病害体的位置、形状、大小等信息。报告要求简洁明了、图文并茂，为工程实践提供参考和借鉴[7]。

四、结语

地质雷达法在市政工程地下病害体探测中具有重要的应用价值。通过实际工程应用表明，地质雷达法能够准确、高效地探测地下病害体的位置、形状和大小等信息，为市政工程安全运营提供了有力保障。然而，地质雷达法在实际应用中仍存在一些问题，如探测深度受限、数据处理复杂等。因此，未来需要进一步完善地质雷达法的技术体系和应用方法，提高探测精度和效率，推动其在市政工程地下病害体探测中的更广泛应用。

参考文献

[1]陈春好. 地质雷达法在运营铁路隧道仰拱隆起病害探测中的应用 [J]. 福建建筑, 2023, (07): 74-79.

[2]关艳丽,李天,侯秋平,等. 地质雷达法在岩溶建筑场地精细化探测的应用研究 [J]. 云南大学学报(自然科学版), 2023, 45 (S1): 181-186.

[3]金超. 铁路隧道衬砌质量检测中地质雷达法的应用 [J]. 建筑技术开发, 2023, 50 (06): 65-67.

[4]郭智阳,许德鑫,陈鑫. 地质雷达在混凝土路面无损检测中应用 [J]. 东北水利水电, 2023, 41 (01): 51-53. DOI:10.14124/j.cnki.dbslsd22-1097.2023.01.011.

[5]张海军,金春峰,田岗,等. 基于地质雷达法的城市道路地下病害探测及实例应用 [J]. 智能建筑与智慧城市, 2022, (12): 6-9. DOI:10.13655/j.cnki.ibci.2022.12.001.

[6]董伟伟,麦燕午. 地质雷达法在隧道超前地质预报中的应用 [J]. 建材世界, 2022, 43 (04): 96-98.

[7]Pupatenko V ,Sukhobok Y ,Stoyanovich G . Lithological Profiling of Rocky Slopes using GeoReader Software Based on the Results of Ground Penetrating Radar Method [J]. Procedia Engineering, 2017, 189 643-649.

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