地質雷達記錄的波相識別_圖文

1、7地質雷達記錄的波相識別地質雷達反射記錄的波形比地震波復雜的多,一方面是由于地質雷達分辨率高記錄的信號豐富,另一方面是由于電磁波的干擾因素多,此外還由于雷達發(fā)射的子波比較復雜,并非簡單的脈沖。因而雷達資料的處理與解釋是一項復雜細致的工作。特別是各種地層、目標體、干擾波的識別需要堅實的理論基礎和豐富的實踐經驗。7.1 地質雷達的波組特征雷達天線發(fā)射的是子波而不是單脈沖,子波由幾個震蕩波形組成,占有一定的時間寬度,反射與折射波依然保持有原來子波的特點,只是幅值上有所變化。這里將雷達子波的周期、持續(xù)時間長度和衰減比三個參量作為子波的波阻特征。子波的頻率成分與天線的主頻相近,持續(xù)一個半到兩個周期,后續(xù)

2、振相略有衰減。例如對于100MHz天線的子波,持續(xù)時間可到15-20ns,對于1GHz的天線,持續(xù)時間約2ns。子波的波形的確定對于后期處理是非常重要的,它是小波處理的基礎。有很多方法可以獲得各種頻率天線的子波,最簡單的方法是利用金屬板反射。將一塊較大的金屬板放置于地面上,發(fā)射與接受天線與金屬板平行,相距為3個周期的時程,進行數據采集,即可獲得子波記錄。不同類型的雷達、不同型號的天線,雷達子波的形狀是不同的。天線與介質的距離、介質的電導特性對子波的形態(tài)和特點也有一定的影響,應根據現場工作條件從記錄中分離子波。從下邊的記錄中也可以辨認出子波的特征。表面反射波、內界面反射波都是近聯各州其的衰減波形

3、。對其進行分析可以得到子波的波組特征 7.2 地質與工程介質結構及反射特征雷達的探測對象通常是多界面結構,如各類地層、巖性,松散層、風化層等都是多層結構。隧道中的圍巖、初襯、二襯等,也是多界面結構。雷達波向介質內傳播時,被稱為下行波,經反射回表面的波稱為上形波。下行波每遇到一個界面就發(fā)生一次反射和折射,入射波能量即被分成兩部分,一部分經折射繼續(xù)向下傳播,另一部分經反射掉頭向上,變成上行波。反射與折射能量的分配與反射、折射系數的平方成正比。上一界面的折射波就是下一界面的入射波,因而下行波的能量不斷減少,同時每一界面都在產生反射的上行波。同理,每一界面反射形成的上行波,也會遇到介質的界面,形成二次

4、的反射與折射。介質中每一上行波和下行波都是獨立運行的,當遇到界面時都會按照Snell定律,進行折射和反射。因而多層介質中,多次反射與折射波是無盡的,只是反射、折射的經歷越多能量越小。上行波與下行波傳播時,獨立震相的能量逐漸減少,除由于界面反射與折射造成能量的分散、使每一獨立波相的振幅減小之外,還由于介質的吸收,也就是傳導電流引起的損耗。這種介質吸收引起的振幅變化是指數形式的,呈e-x形式,其中x代表傳播路徑的累計長度,為衰減系數,在前文中已有交待。上圖是雷達波傳播的示意。在雷達記錄中記錄的都是不同路徑上行到表面的反射波,內容十分豐富,但實際上并非所有的反射震相都能識別出來,主要識別的是層面的一

5、次反射真相。一方面是由于能量比太小,超出了儀器的動態(tài)范圍,另一方面多次反射干擾大、層面連續(xù)性差。在一些特殊的觀測條件下,界面反差大,淺部結構簡單時,二次波有時也非常清楚,處理中還要采取特殊措施進行壓制。接收到的反射信號f(t是發(fā)射的雷達子波與介質折射系數、反射系數和介質損耗的褶積,即各層反射信號的疊加。每層反射信號到達時間不同,其幅值是路徑介質損耗、下行折射系數、上行折射系數、折返層的反射系數和幾何衰減的乘積。其數學表達式為:F(t=A O·e-2h ·R i ·e-i(t-2h/v· ixj·isk/2h式中:A O 子波初始幅值;e-2h傳

6、播路徑衰減;R i折返層反射系數;e-i(t-2h/v反射波對應相位;ix j下行折射系數的聯乘;isk上行折射系數的聯乘。 雷達下行上行波傳播示意圖 介質結構與反射特性示意 7.3 雷達記錄中波組與結構反射特征的疊加在多層結構探查中,雷達探測記錄中包含多層反射波。由于雷達子波有一定的寬度和衰減震相,這樣當地層厚度較小時,反射波與子波互相疊加,變得難于識別。這就限制了雷達的垂相分辨能力。假如雷達子波的持續(xù)時間為,那末,雷達垂向所能分辨的最小尺度為h,有如下關系:hv/2式中v為電磁波速。該式的含義是層厚中的雙程走時應大于子波的持續(xù)時間。當時用小波變換時可以最大限度的壓制子波,在反射信號起點形成

7、一個窄脈沖,因而可以大大地提高垂向分辨率。目前小波變換技術在資料處理中已逐漸被采用,可以有效地解決多層反射與子波干擾的問題。 多層反射波與子波相疊加7.4 雷達目標波相識別的三項基本要點為獲得雷達探測的結果,需要對雷達記錄進行處理與判讀,判讀是理論與實踐相結合的綜合分析,需要堅實的理論基礎和豐富的實踐經驗。雷達記錄的判讀也叫雷達記錄的波相識別或波相分析,它是資料解釋的基礎。在此首先介紹波相分析的基本要點。要點1:反射波的振幅與方向從反射系數的菲涅耳(Fresnel公式中可以看出兩點,第一點,界面兩側介質的電磁學性質差異越大,反射波越強。從反射振幅上可以判定兩側介質的性質、屬性;。第二點,波從介

8、電常數小進入介電常數大的介質時,即從高速介質進入低速介質,從光疏進入光密介質時,反射系數為負,即反射波振幅反向。反之,從低速進入高速介質,反射波振幅與入射波同向。這是判定界面兩側介質性質與屬性的又一條依據;如從空氣中進入土層、混凝土反射振幅反向,折射波不反向。從混凝土后邊的脫空區(qū)再反射回來時,反射波不反向,結果脫空區(qū)的反射與混凝土表面的反射方向正好相反。如果混凝土后邊充滿水,波從該界面反射也發(fā)生反向,與表面反射波同向,而且反射振幅較大?；炷林械匿摻?波速近乎為零,反射自然反向,而且反射振幅特別強。因而,反射波的振幅和方向特征是雷達波判別最重要依據。 鋼筋反射波的振幅與方向要點2:反射波的頻譜

9、特性不同介質有不同的結構特征,內部反射波的高、低頻率特征明顯不同,這可以作為區(qū)分不同物質界面的依據。如混凝土與巖層相比,比較均質,沒有巖石內部結構復雜,因而圍巖中內反射波明顯,特別是高頻波豐富。而混凝土內部反射波較少,只是有缺陷的地方有反射。又如,表面松散土電磁性質比較均勻,反射波較弱;強風化層中礦物按深度分化布,垂向電磁參數差異較大,呈現低頻大振幅連續(xù)反射;其下的新鮮基巖中呈現高頻弱振幅反射,從頻率特性中可清楚地將各層分開。如圍巖中的含水帶也表現出低頻高振幅的反射特征,易于識別。節(jié)理帶、斷裂帶結構破碎,內部反射和閃射多,在相應走時位置表現為高頻密紋反射。但由于破碎帶的散射和吸收作用,從更遠的

10、部位反射回來的后續(xù)波能量變弱,信號表現為平靜區(qū)。 反射波的頻譜特性要點3:反射波同向軸形態(tài)特征:雷達記錄資料中,同一連續(xù)界面的反射信號形成同相軸,依據同向軸的時間、形態(tài)、強弱、方向反正等進行解釋判斷是地質解釋最重要的基礎。同向軸的形態(tài)與埋藏的物界面的形態(tài)并非完全一致,特別是邊緣的反射效應,使得邊緣形態(tài)有較大的差異。對于孤立的埋設物其反射的同向軸為向下開口的拋物線,有限平板界面反射的同向軸中部為平板,兩端為半支下開口拋物線。 7.5工程勘察中典型目標的波組特征識別基巖波相特征形態(tài)淺埋基巖起伏大,反射波強,斷續(xù)特征明顯,與空洞反射有類似之處,是高速體反射波,波相與地面波反向。基巖陷漏柱邊界形態(tài)清楚

11、,與巖層水平產狀反射波形態(tài)形成明顯對比。 強反射同相軸連續(xù),分層清晰,有一定韻律,低頻成分為主。具有明顯的地層產狀特征。下圖為第四系松散地層及挖管道溝形成的地質結構及雷達反射波形態(tài)。 地下管道波相特征地下管道,尤其是金屬管道反射極強,反射弧形較窄,呈半展開傘形。中間反射強,向兩側很快衰減。 水與巖土為強反射界面,反射波強,同相軸連續(xù),水中部分雜波很少,巖土地層中可見薄分布,穿透不深。波相為2-3組強反射小波,同相軸形態(tài)起伏變化較大。 第四系含水地層波相特征含水層為電磁波底速層,與上下地層波阻抗差異大,界面清晰,正反相位成組出現,層面連續(xù),以低頻波為主,波相為3-4個強振動的小波。地下含水層形態(tài)

12、多為簡單傾斜形態(tài)。電磁波從巖土介質進入含水層,是從高波速進入低波速區(qū),第一反射振相,反射系數為負,反射波與入射波反向,與地表反射波同相。 地下空洞反射波形態(tài)特征地下空洞多次反射波很強,持續(xù)很長一段時間,側向散射波不太強。具有局部孤立的特點,高頻成分為主。反射相位與入射波同向,與表面反射波相位相反。 地下埋藏物的波形特征地下埋葬物波阻抗差異不同,反射差異較大。下圖是差異較小的。波相形態(tài)特征與埋設條件有關。 下列埋葬物波阻抗差異較大,反射波強,形態(tài)孤立,埋藏體體積小,有多次波特征,說明可能是空的。如果是空的,第一反射振相是正的;如果是金屬的,第一反射振相是負的,而且吸收強,沒有多次波。 7.6工程

13、檢測中幾類典型目標的波組特征識別地質雷達近年在工程檢測的應用迅速擴展,在鐵路公路路基路面,隧道襯砌與圍巖,工程建筑結構,水電工程等領域都有廣泛應用,是最具活力的應用領域,有很多很好的實例?；炷龄摻罱Y構的波形特征金屬導體中電磁波速為零,不能傳播。鋼筋對于電磁波的能量幾乎全部都反射回來,反射系數近乎為1,反射極強。應用高頻天線探測,鋼筋形成清晰的反射弧,呈半張開的傘形。可靠地檢測出鋼筋網密度,鋼筋粗細,布置位置。下圖是美國GEOMODEL公司的檢測實例。反射波向與表面反射波同相。 金屬網反射波形,與鋼筋類似,只是一系列反射弧彼此相接很緊密,形成波浪形狀。 襯砌厚度和脫空的波形特征襯砌與圍巖之間的

14、脫空區(qū)為空氣,與混凝土和圍巖的波阻抗差異很大,反射波正反相間,波相先蘭后紅,反射很強,脫空區(qū)斷續(xù)蜿蜒,位置清晰明顯,極易辨別。下列2張圖是南昆鐵路隧道襯砌檢測圖象。襯砌與圍巖之間分布有大小脫空區(qū)。 隧道圍巖結構的波相特征灰?guī)r是一種節(jié)理、裂隙比較發(fā)育的巖體,雷達波可將這種巖體結構清晰的顯現出來。節(jié)理裂隙斷斷續(xù)續(xù),反射波高頻成分較多,時強時弱,斷斷續(xù)續(xù),反映巖體結構、產狀的特征。 7.7 雷達記錄表面反射波相的追蹤表面反射振相的辨認與追蹤很重要,它關系到深度/厚度的計算,不可忽視。下圖是鐵路運行隧道拱頂檢測的圖像。隧道拱頂檢測時,雷達天線移動到接觸電網拉線附近時,天線必須下降躲開橫拉線,天線與拱頂

15、距離拉大,表面反射波走時也隨之變大,形成下凹弧形,弧形的第一個振相就是表面反射波,向兩側可連續(xù)追蹤。 7.8 隧道檢測中干擾波的識別隧道的檢測條件是十分復雜的,除了電器設備的干擾外,隧道墻壁、路基鐵軌、檢測臺車等都會產生反射干擾信號。只有可靠地辨認出襯砌與圍巖之間的反射信號與各類干擾信號,才能準確無誤的確定砌的厚度。當天線在移動中與襯砌表面距離變化時,襯砌與圍巖之間的反射信號與表面反射信號同步變化,而隧道內的各種反射波是反向變化,形成明顯的反差,依此可判定反射波是來自于襯砌內還是隧道內。下列3幅圖像就是用來表明不同反射波出現的特征。圖3是隧道拱頂檢測的圖像,使用900MHZ天線。圖中20ns處

16、出現一個較強的連續(xù)反射波,與表面反射波變化相反,明顯是隧道內的反射波。隧道內電磁波速按0.3m/ns計,推算距離應為距拱頂3m左右,正好是工作臺車升起的臺面,材料是金屬板的,反射較強。圖像的下部30-40ns的位置,隱約可以看到臺車箱底和路基的反射波,在天線下移時表現的特別清楚。 多次波的識別在雷達檢測中多次波出現的是常見的,在前一個圖像(圖3中20ns附近,實際上是兩種波的疊加,一個是天線發(fā)射的電磁波直接射到臺面上,反射回天線;另一個是天線發(fā)的電磁波先照射到襯砌表面上,然后反射到臺車上,經臺車再反射回天線。當天線接近拱頂時,這兩路波的走時接近,當天線下移,與襯砌的距離拉大時,兩路波的走時差拉

17、大,一個變大,一個變小,圖中看得很清楚。圖5中二次波的顯現更清楚,位置在120ns附近。天線發(fā)射的電磁波射到襯砌表面反射到路基上,路基上有水,然后再返回天線。多次波的識別要點一是看反射波的形態(tài),與界面反射波形態(tài)變化的關系,二是計算多次波的走時,根據走時分析反射波路徑, 多次波路徑示意圖 8地質雷達資料處理方法與過程現場采集的地質雷達信號包含很多干擾,有環(huán)境的干擾,也有雷達本身的噪聲。有用信號被淹沒其中很難識別,因而需要采取有效的處理技術,消除干擾突出有用信號。此外,現場采集時天線移動難保正勻速,記錄標記也不均勻。對于不同的探測對象,資料處理的技術選擇也不完全相同。一般的處理都包含記錄標記的歸一

18、化、水平與垂直濾波、電磁波速分析等三步。在完成上述處理之后,根據不同的探測對象,選擇針對性的處理辦法。8.1 雷達記錄標記的歸一化雷達記的標記有時用手打,有時用測量輪。用測量輪打的標記記錄比較均勻,每米的掃描數是相等的。用手工打的標記因移動速度不等,一般每米掃描數都不太均勻。資料處理的第一步就是作標記的歸一化處理,使每米掃描數相同。不同雷達廠家提供的軟件應包含該項功能,否則軟件功能是不完備的。在處理中根據選擇每米掃描數,軟件會根據標記位置,自動增補或刪除一些掃描線。8.2 電磁波速分析與標定電磁波速的分析與選取,關系到深度解釋的問題,是一項非常重要的工作,然而卻常常被忽略。直到發(fā)生較大的問題時

19、才想起波速不準的問題。波速的確定可以參考經驗值,它們是根據大量的測量與標定積累起來的,有一定的參考價值,但是不能以此為據確定電磁波速。你所探測的對象其介質條件如何,是否與前人測量的面對象完全相同,需要確實的工作。作為工程檢測,每一個對象都是不同的,而每一項檢測都要求準確,因而,每項測量都要分類進行波速標定。標定的方法有多種。一個是直接破孔,將雷達波反射走時與破孔深度對比;也可以利用聲波測厚數據進行對比計算;還可以用雷達CDP(CMP方法作速度掃描,或用反射拋物線疊代計算厚度和速度。方法很多,作起來也不難,必需認真對待。標定得到波速值后,要與經驗值進行比較,分析同異的原因。特別是作混凝土厚度檢測

20、時,一定不要忘記這一點?；炷僚浔炔煌?澆灌的時間長短不同,孔隙率和含水量不同,對介電常數有很大影響,其值可在5-12之間變動,如果波速取的不正確,會給檢測帶來很大誤差。共深度點疊加速度分析利用反射拋物線計算深度和速度 8.3水平和垂直濾波水平濾波是處理雷達資料特別需要,在地震資料處理中沒有這種做法。這是因為雷達資料中水平波特別發(fā)育,它產生于雷達儀器本身。即使你將天線朝向天空,也會記到回波,這回波不是來自天空,而是來自于控制器、饋線、天線的相互作用,是難以避免的。水平波具有時間相等的特點,水平濾波就是利用這一特性。濾波過程中,可將相鄰的一定數量的掃描線求平均,再與個別掃描線相比較,就可消除水平

21、波。水平濾波中選取的掃描線數越大,濾波效果越小。相反選取的掃描線數越小,濾除水平波的效果越明顯。但如果水平濾波掃描線取得太少,可能會濾掉一些緩變界面信號。因而在進行水平濾波時,要根據對象進行試驗、調整,以求最佳效果。一般情況下可先選10-100條掃描線開始嘗試。 垂直濾波就是地震資料處理中常用的濾波方法,其中較為常用的方法有帶通濾波,高通濾波,低通濾波,小波變換等。垂直濾波的目的是為了消除雜散波干擾,這些雜散波是來自于外源,不是天線自身發(fā)出的,頻率不在雷達天線頻帶內。有時為了區(qū)分不同的地質體,選取不同的頻帶,都要用到垂直濾波。垂直濾波是一種數學變換,有時會帶來較大的失真,濾波的頻帶越窄,失真越

22、大,應用中要認真選取方法和參數。因為雷達天線的發(fā)射與接收都設定了帶寬,也就是說雷達信號本身已經過濾波,所以一般資料處理中的濾波處理改善并不明顯。下圖是兩組高低頻成分濾波前后的對比。 8.4 增益調節(jié)與顯示選擇增益調節(jié)與顯示方式選擇是雷達資料的處理最有效的手段,它可使圖像目標更加清晰,易于識別,有時比其他方法都有效,這在地震資料處理中是難以想象的。增益調節(jié)主要是調節(jié)增益點的數目,同時也就改變了增益點的位置,使用自動增益可使有用信號得到清晰顯示。一般情況下對50ns 長的記錄選擇3-4點增益比較合適,100ns以長的記錄選擇4-5點增益,400ns以長的記錄可選擇5-6點增益。顯示選擇包含兩個層次

23、的選擇,一個層次是選擇顯示方式,另一個層次是選擇顯示模板?？晒┻x擇的顯示方式有波形、變面積、能量譜等顯示方式,其中比較常用的是后兩種,其中能量譜顯示方式效果更好些。顯示模板包含不同的色彩配比,而更重要的是能量反差大小及變換關系的配比,這兩種配比組合形成幾十中模板,根據不同的對象,選擇合適的模板,可達到顯示目的。例如要顯示空洞,可選擇反差大模板,只將能量較強信號顯現出來,中等和弱的信號被忽略,可突出空洞的形態(tài)。 K290+5K29 0+5雷達資料變面積、灰度和彩色三種不同的顯示方式 圍巖含水帶不同顯示方式對比 公路隧道襯砌空洞不同顯示方式對比 8.5 地形校正處理地形校正在場地勘察和滑坡等地質病

24、害診斷中是經常遇到的。地質雷達記錄是以表面為零點的相對深度,要確定反射面的空間位置需要將深度換算成海拔高程。地形校正需要輸入測線的高程文件和表層波速,校正計算是以地形最高點為基點,凡是比它低的點的記錄在開頭都增加一個時間延時,延時的大小取決于雙程高差與速度的比,校正后的地質雷達記錄中表面反射振相隨地表起伏變化,地下反射層的埋深未變,但起伏形態(tài)改變了。表層速度選取的是否合適關系到校正結果的誤差大小。下圖是一個地形校正的例子。地質雷達資料的地形校正8.6 工程檢測中襯砌界面位置的確定與追蹤隧道工程檢測中二襯與初襯、初襯與圍巖之間的界面是弱反射面,襯砌質量越好、襯砌與圍巖間接觸越密實,反射越弱。對這

25、些層面的辨認與追蹤是很困難的工作。為便于這些層面的追蹤,最好使用能量顯示方式,選取合適的模板。估計界面的位置,通過增益調節(jié)減小兩側信號的強度,突出界面信號的強度,合理設置色差,達到正確追蹤的目的。在層位追蹤處理中最重要的是層位識別準確,關鍵的問題是掌握界面的特征。圍巖與襯砌之間界面最明顯的特征有兩個,第一是波的頻譜特征差異大,第二是沿界面有斷續(xù)的強反射波。襯砌中因介質較均勻,雜亂反射較少,多為低頻弱反射波,頻譜以低頻為主;圍巖中巖體結構復雜,雜亂反射很多,多為高頻不連續(xù)波,頻譜以高頻為主。襯砌與圍巖之間不可避免地會存在一些縫隙,縫隙部位的反射波是很強的,因而界面的反射波會呈現一段強一段弱的特點

26、。類似于串珠狀形態(tài)。下圖是一個很好的例證。 1 2 3 4m襯砌砂巖夾n8.7空洞與脫空區(qū)確定空洞是地質雷達經常遇到的問題,大到溶洞,小到襯砌中的空區(qū)。脫空區(qū)與空洞沒有本質區(qū)別,只是規(guī)模小一些,面積可能大一些?？斩吹男螤罡饔胁煌?但電磁波記錄中卻有共同之處。第一個鮮明的特點是反射波特別強,因為空氣與巖土、混凝土介質的介電常數差異明顯,反射系數大概在0.4-0.5之間;第二個特點是多次波很發(fā)育,電磁波在空洞中多次反射,接受到的反射波持續(xù)很長時間;第三個特點是空洞最先到的反射振相與表面反射相反,因為電磁波是從低速介質進入高速介質,而在表面是從高速介質進入低速介質?？斩磁c脫空區(qū)處理最有效的辦法就是采

27、用反差大的能量顯示模板,在這個模板下中等的和較弱的反射被忽略,只顯示最強的信號。屏幕上大面積平淡背景上只有幾處空洞的形態(tài),最易識別。用灰度圖和變面積顯示圖上也可以辨認出空洞,但更需要經驗,容易發(fā)生錯誤,位置也不易界定,不如能量顯示模板好。下邊兩幅能量模板顯示圖就是一個很好的說明。法國巴黎混凝土墻后的空洞 鐵路隧道襯砌與圍巖間的脫空與空洞 公路隧道二襯灌注形成的模板邊緣空區(qū) 公路隧道襯砌與圍巖脫空區(qū) 8.8鋼筋、鋼支撐、錨桿的處理識別混凝土結構中的鋼筋網與鋼支撐是質量檢測所關心的問題。檢測內容包括鋼筋的密度、位置、筋徑、與混凝土的密實程度等等。鋼筋、鋼支撐是良導體,對電磁波的反射系數為1,在雷達

28、記錄中的表現是一系列的強反射弧,形如半開傘,第一反射振相與表面反射波同向。如果鋼筋與混凝土不密實,反射波中還增加一些多次波成分,多次波持續(xù)時間越長,脫空越嚴重。鋼筋、鋼支撐檢測資料處理最重要的環(huán)節(jié)有兩步,第一步是進行水平濾波,水平濾波掃描線條數取得要少,10-20條,增強濾波效果。水平濾波除去水平干擾和水平緩變信號,突出弧形反射;第二步是選擇能量顯示模板,只顯示高能量部分,降低中等和弱反射信號的分辨率,突出顯示強反射弧。下列兩幅圖是處理的實例?；炷林械匿摻罹W前一施工臺班 襯砌中的鋼筋網1 襯砌中的鋼筋網2 8.9含水結構特性分析地下含水層對于尋找水資源來說是渴求的目標,但地下含水帶、隧道圍巖

29、含水帶對工程來說往往是不利因素,引起邊坡失穩(wěn)和滑坡,隧道圍巖變形與襯砌破壞。在隧道開挖中含水帶往往引起塌方冒頂,造成工程事故。因此,巖體含水性的探測與評價具有重要的意義。一般情況下裂隙巖體含水是不均勻的,巖塊與裂隙中水的介電常數具有強烈的差異,因而含水巖體在雷達記錄中最為顯著的特點是一系列雜亂的強反射,沒有明顯的同相軸。此外,含水帶的反射與空洞的反射不同,它是以低頻成分為主,沒有多次波。對于含水帶記錄的處理要有兩個技術措施很重要,其一是水平濾波,去除水平干擾,突出雜亂反射,其而是選擇合適的顯示模板,壓低背景,突出強能量團振相。下邊是兩個處理實例。含水帶特征顯示 8.10 公路路面結構檢測處理公

30、路路面檢測包括路基、水粉層、瀝青路面等檢測對象,層厚檢測是主要目的。路基、水粉層之間介電常數的差異并不大,因而界面反射并不清楚,但兩側波譜特征有明顯差異,可依此劃分界面位置。水粉層顆粒較細,鋪墊均勻,內部很少有反射雜波,記錄清凈;路基均勻度較差,反射雜波較豐富。瀝青路面與水粉層的介電常數差異較明顯,反射波清晰。路面檢測層位追蹤一般都有專門軟件,波速容易標定,厚度計算精度在厘米以下。 8.11 場地與線路探測資料處理在我國地質雷達最初是用于場地與線路勘察,用于工程檢測發(fā)展在其后。工程場地與線路勘察中最關心的問題有三個,第一是地層劃分,包括松散層厚度及內部分層、基巖深度及風化層厚度分布;第二是否有

31、斷裂構造,其位置與規(guī)模產狀;第三是否有溶洞,其分布位置、規(guī)模、填充程度。場地與線路勘察的資料處理最為復雜,需要長期的訓練與經驗。對于由松散層與圍巖組成的二元結構,松散層與圍巖之間的電性差異較大,界面反射較強。同時,松散層中的內部界面反射較弱,反射信號頻率較低;基巖結構較復雜,風化不均勻,雜亂反射較多,反射信號以高頻為主,形成淺部波形低緩,深部信號雜亂的特點?；鶐r在風化過程中,由于風化和淋濾作用,強風化層的底部形成一層富含高齡土和粘土的相對不透水層,該層電導率較高,介電常數較大,是第二個較強的反射層。在地質雷達用于場地與線路勘察中,松散層與強風化層的界面,強風化與中等風化層的界面,是可以可靠確定

32、的?？偨Y如上分析,場地與線路勘察雷達資料處理中可歸結為兩個要點,一點是通過反射波頻譜分析找準松散層與基巖的界線,另一點是找準兩個強反射層。資料處理流程中,水平濾波依然重要,增益選擇要反復調整,兼顧上下各層的反射波強度,此時彩色能量顯示模板也可以用,但不要反差太大,要保持上下地層波譜的顯示特征。 松散層與基巖形態(tài) 9 地質與工程解釋及其結果展示方法9.1 雷達資料的解釋要參考地質與工程資料地質雷達資料的解釋一定要參考地質與工程資料,這些資料對于辨認雷達波的特點,確定反射層位置都有重要的參考價值。要收集的地質資料包括地質報告,鉆探物探資料,并對工作區(qū)域進行詳細的地質考察,了解工作區(qū)的地層出露層序,

33、巖性特征,巖體結構特征,包括巖體的節(jié)理、裂隙、層理的產狀、密度、穿透性等,巖體的風化程度、地下水分布及富集地段等。工作區(qū)的構造特征,包括斷裂的走向、產狀、規(guī)模,斷裂的組合關系等。這些資料對于雷達資料的解釋非常重要,地球物理工作者要學會使用和分析地質資料,并學會用地質語言表達探測結果。工程檢測中除了解地質資料外,還要掌握工程資料,包括工程設計、工程地質勘探報告、施工工藝、施工技術等資料。這對正確處理與識別雷達記錄,對于可靠地解釋與評價工程質量,是十分重要的。檢測工作既要對工程質量負責,也要對施工隊伍榮譽負責。檢測報告不能有半點馬虎。9.2 雷達資料地質與工程解釋技術地質雷達的地質與工程解釋可以在

34、EXCEL、POWERPINT WINSURF和COREDRAW等軟件平臺下進行。EXCEL、POWERPOINT、WINSURF和COREDRAWD 等軟件帶有繪圖工具,有很強的作圖功能。將處理好的雷達記錄通過拷屏粘貼到EXCEL、POWERPOINT和COREDRAW界面下,可進行標記、解釋、繪圖,將地質界面、構造要素、構筑物界限、空洞、含水帶等所關心的內容標畫在雷達記錄上,或將解釋標記拷貝移位下來,填充顏色與圖案,編制報告成果圖。下邊是一些實際作法。雷達記錄復制到EXCEL界面下編輯解釋 襯砌、空洞與圍巖結構的雷達探測的解釋結果(1 襯砌、空洞與圍巖結構的雷達探測的解釋結果(2 在EXC

35、EL界面下實現雷達記錄與解釋的對應 9.3 雷達檢測結果的圖形圖像表示方法對于雷達的檢測結果,無論是處于工程地質勘察目的,還是處于工程質量檢測目的,檢測結果都要求結論可靠、表述明確、清晰易懂。因而雷達的探測結果應盡量圖形化、圖象化。比如將雷達探測結果表示成彩色地質剖面、混凝土厚度表示成曲線圖、二維厚度分布圖等,用WINSURF、XECEL、CORDRAW、POWERPONIT等繪圖工具可達到這一目的。近來國外發(fā)展了很多三維表達方式,用以展現地下管網的分布,非常直觀,便于工程應用是發(fā)展方向。下邊是探測結果的一些表示方法,可供參考。地下管網三維顯示 隧道檢測厚度結果立體顯示WINSURF厚度圖WINSURF 圖像 10 新分析方法 小波變換的原理與應用10.1 小波分析的主要作用雷達波是小波,是一組衰減的振動,并不是單脈沖,有一定的持續(xù)時間,一般的持續(xù)時間是一個半周期。天線頻率越低持續(xù)時間越長。1