高密度电阻率法与探地雷达在典型工程探测中的应用
发布时间：2021-06-12 06:52
社会发展带来人口增加城市进程加快,使地铁、管廊、土建等基础建设快速发展。对地下空间的开发力度越来越大,因此需要有依据的对地下病害、历史埋藏建筑物等进行定位,指导工程安全施工和危害预防。高密电阻率法与探地雷达法作为浅地表重要的工程勘探技术,是工程施工前期获取地质资料的重要手段,已被广泛应用于地铁、隧道地质勘查、城市道路隐患检测、公路沉降检测等交通基础设施建设与维护中。其能够被应用到工程探测中的依据是地下不同介质体之间存在物性差异。高密度电阻率法作为电阻率法的分支是以地下不同介质体的导电性差异为基础,探地雷达是以地下不同介质体的介电性差异为基础。在诸如地下土层疏松、空洞、脱空、富水区、破碎带等地下异常结构与周围介质之间存在物性差异正是它们可以被探测定位的前提。为提高对两种勘探方法在交通设施检测中所获地下剖面图的异常解译的准确度,本文首先对两种物探方法的发展历程、探测技术原理与方法进行了简析,然后通过典型工程案例分析,进一步对不同地质异常的反射波型和电性特征规律进行归纳总结,对实际工程勘察中综合物探解释具有指导意义。其开展的案例分析内容包括:1.管线渗漏探测:应用高密度电法勘查城区地下给水管...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
温纳排列示意图
第2章高密度电阻率法与GPR探测技术简析9后进行数据处理和成果解释。有些情况下，对目标体的透射探测则更为有效[10][11][56]。电磁波在介质中传播时，介质的相对介电常数发生变化时产生了反射和透射，GPR是根据反射波形特性分析判断地下目标体的。探测效果取决于目标体与周围介质的电性差异、电磁波的衰减程度、目标体的埋深和外部干扰强度等。因此电性差异越大，反射信号越强，二者的界面就越清晰，在剖面图上表现为同相轴不连续。即目标体与周围介质的电性差异是GPR探测的基本条件。而GPR入射信号的穿透深度主要取决于地下介质的电性和GPR的中心频率。地下介质导电率越高，GPR中心频率越高，穿透深度越小，反之亦然[11]。为电导率；为磁导率；为介电常数图2.3探地雷达反射或散射和透射探测方法原理示意图2.2.1.1麦克斯韦方程组电磁波基本理论是GPR理论基础，其在介质中的传播遵循麦克斯韦方程组，即数学上电场和磁场之间的相互关系：×=……………………………(2.1)×=+……………………………(2.2)=……………………………(2.3)=0……………………………(2.4)式中Ｅ为电场强度（v/m）；q为电荷密度（C/m3）；B为感应强度（T）；J为电流密度（A/m2）；Ｄ为电位移（C/m2）；Ｈ为磁场强度（A/m）[11]。2.2.1.2本构方程本构方程函数描述的是在外部电磁场作用下材料中分子、原子、和电子的整体宏观关系：=………………………………(2.5)
第2章高密度电阻率法与GPR探测技术简析11图2.4电磁波传播示意图2.2.1.4电导率电导率是描述介质导电能力的参数，从探地雷达探测效果来看，导电率大体上可归为如下三类[57]：①低导电率（<107/）：为利于GPR探测较佳的介质材料。如空气、沥青、干燥的灰岩、混凝土等。②中导电率（107/<<102/）：为属GPR探测中效果中等的介质材料。如干砂、粘土、纯冰水等。③高导电率（>102/）：为GPR探测中所得结果不佳的介质材料。如海水、湿页岩、湿黏土等。2.2.1.5GPR的分辨率分辨率亦称分辨能力,是指将两个距离非常近的异常区分开的能力。GPR的分辨力包含两个分量，分别为水平分辨力△l（厚度或距离）为水平方向上能够区分的最小尺寸异常体；和垂直分辨力△r（侧向或角度）为垂向上能够区分两个反射界面的最小距离[11][58]，如图2.5所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于高密度电法的地下给水管道泄露点检测研究[J]. 程甄,欧元超. 安徽理工大学学报(自然科学版). 2019(06)
[2]高密度电法结合钻孔比对的应用效果分析——以广东省某高速公路为例[J]. 周兰. 工程地球物理学报. 2019(04)
[3]探地雷达在城市道路塌陷隐患探测中的应用[J]. 郭士礼,段建先,张建锋,李修忠. 地球物理学进展. 2019(04)
[4]探地雷达在隧道富水区探水实例分析[J]. 杨小龙,彭刚,刘文华. 西部探矿工程. 2018(11)
[5]RES2DINV在江西清江盆地常规电测深数据反演中的应用[J]. 刘迁,陈建国,张焱孙. 地球物理学进展. 2018(06)
[6]基于三维高密度电法的黄土灌溉水入渗方式研究[J]. 张先林,许强,彭大雷,赵宽耀. 地球物理学进展. 2019(02)
[7]探地雷达在公路路面变形沉降检测中的应用[J]. 郭士礼,许磊,李修忠. 地球物理学进展. 2018(03)
[8]高密度电法用于既有公路路基病害检测试验研究[J]. 张中元. 华东公路. 2017(01)
[9]高密度电法及瑞雷波法在现役高速公路路基检测中的应用[J]. 王愉龙. 山东农业大学学报(自然科学版). 2016(04)
[10]基于GPR的城市道路地下病害差值检测方法研究[J]. 许献磊,杨峰,乔旭,郝丽生,李素萃. 科学技术与工程. 2016(12)
硕士论文
[1]高密度电阻率法探测装置探测效果分析与运用[D]. 李洋.吉林大学 2018
[2]高密度电法在永吉县大石沟泥石流探测中的应用研究[D]. 杨智杰.吉林大学 2018
[3]电法勘探在隧道勘察中的研究及应用[D]. 谭建秋.成都理工大学 2016
[4]探地雷达在道路检测技术中的应用性研究[D]. 银卓.长沙理工大学 2015
[5]探地雷达在成都地铁2号线盾构施工扰动带探测中的应用研究[D]. 张弛.西南交通大学 2012
[6]基于高密度电法在堤防隐患探测技术实验研究[D]. 何晓辉.郑州大学 2012
[7]路用探地雷达在道路工程中的应用研究[D]. 刘恒.大连理工大学 2002
本文编号：3226146
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
温纳排列示意图
第2章高密度电阻率法与GPR探测技术简析9后进行数据处理和成果解释。有些情况下，对目标体的透射探测则更为有效[10][11][56]。电磁波在介质中传播时，介质的相对介电常数发生变化时产生了反射和透射，GPR是根据反射波形特性分析判断地下目标体的。探测效果取决于目标体与周围介质的电性差异、电磁波的衰减程度、目标体的埋深和外部干扰强度等。因此电性差异越大，反射信号越强，二者的界面就越清晰，在剖面图上表现为同相轴不连续。即目标体与周围介质的电性差异是GPR探测的基本条件。而GPR入射信号的穿透深度主要取决于地下介质的电性和GPR的中心频率。地下介质导电率越高，GPR中心频率越高，穿透深度越小，反之亦然[11]。为电导率；为磁导率；为介电常数图2.3探地雷达反射或散射和透射探测方法原理示意图2.2.1.1麦克斯韦方程组电磁波基本理论是GPR理论基础，其在介质中的传播遵循麦克斯韦方程组，即数学上电场和磁场之间的相互关系：×=……………………………(2.1)×=+……………………………(2.2)=……………………………(2.3)=0……………………………(2.4)式中Ｅ为电场强度（v/m）；q为电荷密度（C/m3）；B为感应强度（T）；J为电流密度（A/m2）；Ｄ为电位移（C/m2）；Ｈ为磁场强度（A/m）[11]。2.2.1.2本构方程本构方程函数描述的是在外部电磁场作用下材料中分子、原子、和电子的整体宏观关系：=………………………………(2.5)
第2章高密度电阻率法与GPR探测技术简析11图2.4电磁波传播示意图2.2.1.4电导率电导率是描述介质导电能力的参数，从探地雷达探测效果来看，导电率大体上可归为如下三类[57]：①低导电率（<107/）：为利于GPR探测较佳的介质材料。如空气、沥青、干燥的灰岩、混凝土等。②中导电率（107/<<102/）：为属GPR探测中效果中等的介质材料。如干砂、粘土、纯冰水等。③高导电率（>102/）：为GPR探测中所得结果不佳的介质材料。如海水、湿页岩、湿黏土等。2.2.1.5GPR的分辨率分辨率亦称分辨能力,是指将两个距离非常近的异常区分开的能力。GPR的分辨力包含两个分量，分别为水平分辨力△l（厚度或距离）为水平方向上能够区分的最小尺寸异常体；和垂直分辨力△r（侧向或角度）为垂向上能够区分两个反射界面的最小距离[11][58]，如图2.5所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于高密度电法的地下给水管道泄露点检测研究[J]. 程甄,欧元超. 安徽理工大学学报(自然科学版). 2019(06)
[2]高密度电法结合钻孔比对的应用效果分析——以广东省某高速公路为例[J]. 周兰. 工程地球物理学报. 2019(04)
[3]探地雷达在城市道路塌陷隐患探测中的应用[J]. 郭士礼,段建先,张建锋,李修忠. 地球物理学进展. 2019(04)
[4]探地雷达在隧道富水区探水实例分析[J]. 杨小龙,彭刚,刘文华. 西部探矿工程. 2018(11)
[5]RES2DINV在江西清江盆地常规电测深数据反演中的应用[J]. 刘迁,陈建国,张焱孙. 地球物理学进展. 2018(06)
[6]基于三维高密度电法的黄土灌溉水入渗方式研究[J]. 张先林,许强,彭大雷,赵宽耀. 地球物理学进展. 2019(02)
[7]探地雷达在公路路面变形沉降检测中的应用[J]. 郭士礼,许磊,李修忠. 地球物理学进展. 2018(03)
[8]高密度电法用于既有公路路基病害检测试验研究[J]. 张中元. 华东公路. 2017(01)
[9]高密度电法及瑞雷波法在现役高速公路路基检测中的应用[J]. 王愉龙. 山东农业大学学报(自然科学版). 2016(04)
[10]基于GPR的城市道路地下病害差值检测方法研究[J]. 许献磊,杨峰,乔旭,郝丽生,李素萃. 科学技术与工程. 2016(12)
硕士论文
[1]高密度电阻率法探测装置探测效果分析与运用[D]. 李洋.吉林大学 2018
[2]高密度电法在永吉县大石沟泥石流探测中的应用研究[D]. 杨智杰.吉林大学 2018
[3]电法勘探在隧道勘察中的研究及应用[D]. 谭建秋.成都理工大学 2016
[4]探地雷达在道路检测技术中的应用性研究[D]. 银卓.长沙理工大学 2015
[5]探地雷达在成都地铁2号线盾构施工扰动带探测中的应用研究[D]. 张弛.西南交通大学 2012
[6]基于高密度电法在堤防隐患探测技术实验研究[D]. 何晓辉.郑州大学 2012
[7]路用探地雷达在道路工程中的应用研究[D]. 刘恒.大连理工大学 2002
本文编号：3226146
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