探地雷达地下浅层砂体和管道探测技术研究

发布时间：2017-11-09 09:24

  本文关键词：探地雷达地下浅层砂体和管道探测技术研究

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【摘要】：探地雷达一种通过发射高频电磁波束来确定介质内部物质分布规律的无损探测方法,采用快速、连续、非接的探测方式,具有采集速度快、分辨率高的特点。探地雷达被广泛的应用于工程、环境、水文地质调查、考古、基础地质调查、矿产勘查、军事探测、星球探测等领域。但是探地雷达与其他探测方法一样,有着一定的局限性。存在穿透能力弱、多次波及其它杂波干扰严重、单极化的数据获取方式提供信息量有限、天线耦合的影响等缺点。传统的探地雷达的发射接收的都是同一性质的线性极化波,在进行等偏移距测量时,这两个天线以一定的天间距并排垂直于测线放置,工作时发射天线产生一个与天线长轴方向平行的线性极化波,由线性极化波的性质可知,接收天线对平行于天线长轴方向的电场极化成分最敏感。由于发射天线和接收天线的极化方向相同,所以在接收天线中只有平行于天线长轴方向的电场极化成分能够被接收到。电磁波与具有多种电磁波视角的目标表面发生作用后,目标会使电磁波极化产生不同程度的旋转。传统的探地雷达天线只接收与发射天线相同极化方向的反射波。这就造成了目标体反射信息的缺失。在传统的探地雷达天线极化方式的基础上,保持发射天线极化方式不动而使接收天线旋转90°,定义与测线平行的方向为H极化,与测线垂直的方向为V极化,这样天线就有四种极化方式,分别是VV、VH、HV、HH,其中VV和HH为共极化模式,VH和HV为交叉极化模式。基于以上的原理构建了全极化探地雷达系统,该系统是基于目标体反射信号的矢量特性,通过研究反射信号矢量分量之间关系,从而能够更好的获取地质体和地质表面的几何属性以及结构属性的信息。本文利用全站仪等测量设备,对野外地形进行精准测量并进行介质采样,测量野外介质的各项物性参数,利用时域有限差分方法编写的GprMax2D,按照实测地形分别对地下浅层砂体工区以及地下供热管道进行正演模拟,经过地形矫正后得到准确的探地雷达正演剖面。正演剖面中,河道各砂岩层、大小砂体以及地下供热管道都可以清晰地刻画出来。对野外采集到的雷达数据进行整合及数据处理,对地下供热管道的雷达数据采用Pauli极化的方式进行偏移成像。将正演模拟的剖面与雷达实测数据的处理结果进行对比,发现二者有很好的稳合度,验证了极化探地雷达对浅层河道砂体及浅层目标体的感应识别有着较好的效果,同时探地雷达正演模拟的方法也为实际的测量提供了理论基础。本文的研究成果为未来探地雷达运用到石油勘探中提供了理论基础和可能性,拓宽了探地雷达的应用范围。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.3

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本文编号：1161264