西宁地区地质雷达探测地下管线试验研究
发布时间：2021-03-21 01:14
为了研究在西宁地区地质雷达探测地下管线的效果,文中开展了地质雷达探测不同类型和不同地下敷设深度管线的试验。通过敷设电缆、金属管、PVC管,调节设备参数设置,数据图像处理,对地质雷达探测结果进行参数、波幅、图像和介质干扰因素分析研究。结果表明:确定本次探测地层相对介电常数为7;地质雷达探测3种管线单列波最大波幅均大于正常值（7 500 mV）;对电缆和金属管探测效果较理想,而对PVC管的探测效果较差;受介质干扰因素的影响,400 MHz中心频率地质雷达仅可探明埋深1.5 m以内的管线敷设。研究结果解释了介质干扰的影响机理,提供了一种判断管线埋深和部位的依据。
【文章来源】：青海大学学报. 2020,38(02)
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
地质雷达参数设置
根据地质雷达图像显示,提取抛物线顶点所在信道的波幅,将不同埋深和不同种类管线的单列波波幅进行比较,结果如图6所示。图6a中,金属管波幅异常,其第二波峰提前,第二波峰远高于其他管线的第二波峰,这是由于电磁波在金属管侧面和底面进行折射,损耗电磁波能量,发射波难以穿过更深层土体。图6b中,金属管的时域波幅曲线在第一波峰和第二波峰之间多了一个小波峰,且波谷深度超过第一波谷,原因是电磁波在金属管底部发生多次反射和折射,造成能量损耗。由图6c和图6d可知,随着管线敷设深度的增加,最大波幅逐渐减小,位于第一和第二波峰间的小波峰消失,在同一间隔时间,3种管线的波形与对照波形相近,仅在最大波幅处高于对照。同一埋深条件下,不同管线的单列波第一波峰均大于正常波峰,第一波峰与第一波谷相邻,第一波峰和第一波谷绝对值之和即为最大波幅,最大波幅从高至低依次为:电缆>金属管>PVC管>对照(无管线敷设)。所有对照的最大波峰不超过7 500 mV,因此可选定波峰超过7 500 mV的波形为异常波形,以此作为探测到管线的一个依据。3.3 管线特征及图像指示意义
采集的数据经过零线设定和背景去噪处理得到图7所示图像,每幅图像注明的弧线从左至右依次是电缆、金属管和PVC管。如图7a所示,在敷设深度为0.2 m条件下,不同类型管线具有共同特征,管线成像呈现出顶点在上方的尖锐弧形。不同之处在于,电缆呈单弧形,由顶点处向两侧延伸,管线处振幅明显增大。电磁波由相对介电常数高的介质传播到相对介电常数低的介质,图中显示为暗黑色,电磁波由相对介电常数低的介质传播到相对介电常数高的介质,图中显示为亮白色。金属管本身的相对介电常数远大于周围介质的相对介电常数,因此会产生图中的黑色弧形,黑色下方的白亮区域表示管中有空气,其顶部弧线由顶点向两侧延伸,最后与底部弧线相交,影响下方介质的探测,出现一条波形能量损耗造成的弧线,管线处波幅明显增大。PVC管与周围介质的差异不大,且相对介电常数较小,虽然电磁波在介质中的传播情况与金属管恰好相反,但是PVC管也具有顶部反射弧线和管底部反射弧线。对比图7b和图7c,随着敷设深度从0.5 m增到1.0 m,管线的图像特征辨识度下降,对电缆和金属管探测效果较理想,管线皆呈单弧形,而对PVC管的探测效果较差,特别是由于相对介电常数差异较小,弧形特征模糊,但仍然保留双弧线的基本特征。由图7d可知,在1.5 m的敷设深度下,分辨率下降明显,填土不密实造成的杂波与管线特征相近,严重干扰了管线的识别。综上所述,本次探测的结果证明地质雷达基本上可以解决西宁地区地下管线探测问题,但在深层探测的分辨率上有所不足。由于地质雷达探测受环境干扰影响较大,实际探测与理论探测有一定的差距。理论上400 MHz中心频率的天线探测深度可达3.0 m,而实际上由于西宁地区地质环境复杂、试验设计未考虑填土以及电磁波衰减等因素的影响,出现随探测深度增大,空间分辨率降低的效果。试验得出地质雷达可探测到的管线埋深不超过1.5 m。
【参考文献】：
期刊论文
[1]地质雷达技术在岩土工程勘察中的应用[J]. 荆智辉. 工程技术研究. 2019(12)
[2]地质雷达技术在复杂地质条件岩土工程勘察中的应用[J]. 张旭波. 西部资源. 2019(03)
[3]地下非金属管线的地质雷达波形特征[J]. 施为兵,范敏智. 城市勘测. 2018(S1)
[4]基于探地雷达的城市地下管线探测应用与模拟[J]. 秦镇,吴海波,郑雷雷,胡富彭. 价值工程. 2018(35)
[5]地质雷达探测地下管线分类判别方法研究[J]. 姚显春,闫茂,吕高,李宁. 地球物理学进展. 2018(04)
[6]地质雷达在桥头搭板脱空注浆检测中的应用研究[J]. 商健林,张华丽,王国群. 公路交通科技(应用技术版). 2018(05)
[7]地质雷达在非金属地下管线探测中的应用[J]. 杨虎. 科技资讯. 2013(24)
[8]地质雷达在公路隧道衬砌质量控制中的应用[J]. 廖大刚. 公路交通科技(应用技术版). 2013(03)
[9]浅谈地质雷达数据的精细处理[J]. 苏智光,钱东宏,廖建军,李仕胜. 工程勘察. 2012(07)
[10]地质雷达在地下管线探测中的应用[J]. 陈军,赵永辉,万明浩. 工程地球物理学报. 2005(04)
博士论文
[1]地下管线探测数据处理及可视化技术研究[D]. 孙伟.解放军信息工程大学 2012
本文编号：3092025
【文章来源】：青海大学学报. 2020,38(02)
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
地质雷达参数设置
根据地质雷达图像显示,提取抛物线顶点所在信道的波幅,将不同埋深和不同种类管线的单列波波幅进行比较,结果如图6所示。图6a中,金属管波幅异常,其第二波峰提前,第二波峰远高于其他管线的第二波峰,这是由于电磁波在金属管侧面和底面进行折射,损耗电磁波能量,发射波难以穿过更深层土体。图6b中,金属管的时域波幅曲线在第一波峰和第二波峰之间多了一个小波峰,且波谷深度超过第一波谷,原因是电磁波在金属管底部发生多次反射和折射,造成能量损耗。由图6c和图6d可知,随着管线敷设深度的增加,最大波幅逐渐减小,位于第一和第二波峰间的小波峰消失,在同一间隔时间,3种管线的波形与对照波形相近,仅在最大波幅处高于对照。同一埋深条件下,不同管线的单列波第一波峰均大于正常波峰,第一波峰与第一波谷相邻,第一波峰和第一波谷绝对值之和即为最大波幅,最大波幅从高至低依次为:电缆>金属管>PVC管>对照(无管线敷设)。所有对照的最大波峰不超过7 500 mV,因此可选定波峰超过7 500 mV的波形为异常波形,以此作为探测到管线的一个依据。3.3 管线特征及图像指示意义
采集的数据经过零线设定和背景去噪处理得到图7所示图像,每幅图像注明的弧线从左至右依次是电缆、金属管和PVC管。如图7a所示,在敷设深度为0.2 m条件下,不同类型管线具有共同特征,管线成像呈现出顶点在上方的尖锐弧形。不同之处在于,电缆呈单弧形,由顶点处向两侧延伸,管线处振幅明显增大。电磁波由相对介电常数高的介质传播到相对介电常数低的介质,图中显示为暗黑色,电磁波由相对介电常数低的介质传播到相对介电常数高的介质,图中显示为亮白色。金属管本身的相对介电常数远大于周围介质的相对介电常数,因此会产生图中的黑色弧形,黑色下方的白亮区域表示管中有空气,其顶部弧线由顶点向两侧延伸,最后与底部弧线相交,影响下方介质的探测,出现一条波形能量损耗造成的弧线,管线处波幅明显增大。PVC管与周围介质的差异不大,且相对介电常数较小,虽然电磁波在介质中的传播情况与金属管恰好相反,但是PVC管也具有顶部反射弧线和管底部反射弧线。对比图7b和图7c,随着敷设深度从0.5 m增到1.0 m,管线的图像特征辨识度下降,对电缆和金属管探测效果较理想,管线皆呈单弧形,而对PVC管的探测效果较差,特别是由于相对介电常数差异较小,弧形特征模糊,但仍然保留双弧线的基本特征。由图7d可知,在1.5 m的敷设深度下,分辨率下降明显,填土不密实造成的杂波与管线特征相近,严重干扰了管线的识别。综上所述,本次探测的结果证明地质雷达基本上可以解决西宁地区地下管线探测问题,但在深层探测的分辨率上有所不足。由于地质雷达探测受环境干扰影响较大,实际探测与理论探测有一定的差距。理论上400 MHz中心频率的天线探测深度可达3.0 m,而实际上由于西宁地区地质环境复杂、试验设计未考虑填土以及电磁波衰减等因素的影响,出现随探测深度增大,空间分辨率降低的效果。试验得出地质雷达可探测到的管线埋深不超过1.5 m。
【参考文献】：
期刊论文
[1]地质雷达技术在岩土工程勘察中的应用[J]. 荆智辉. 工程技术研究. 2019(12)
[2]地质雷达技术在复杂地质条件岩土工程勘察中的应用[J]. 张旭波. 西部资源. 2019(03)
[3]地下非金属管线的地质雷达波形特征[J]. 施为兵,范敏智. 城市勘测. 2018(S1)
[4]基于探地雷达的城市地下管线探测应用与模拟[J]. 秦镇,吴海波,郑雷雷,胡富彭. 价值工程. 2018(35)
[5]地质雷达探测地下管线分类判别方法研究[J]. 姚显春,闫茂,吕高,李宁. 地球物理学进展. 2018(04)
[6]地质雷达在桥头搭板脱空注浆检测中的应用研究[J]. 商健林,张华丽,王国群. 公路交通科技(应用技术版). 2018(05)
[7]地质雷达在非金属地下管线探测中的应用[J]. 杨虎. 科技资讯. 2013(24)
[8]地质雷达在公路隧道衬砌质量控制中的应用[J]. 廖大刚. 公路交通科技(应用技术版). 2013(03)
[9]浅谈地质雷达数据的精细处理[J]. 苏智光,钱东宏,廖建军,李仕胜. 工程勘察. 2012(07)
[10]地质雷达在地下管线探测中的应用[J]. 陈军,赵永辉,万明浩. 工程地球物理学报. 2005(04)
博士论文
[1]地下管线探测数据处理及可视化技术研究[D]. 孙伟.解放军信息工程大学 2012
本文编号：3092025
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/dqwllw/3092025.html
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