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1、地质雷达勘测塑料燃气管线技术论文摘要：在实际勘探中，我们发现有个别地方的探测结果深度和真实深度有较大差异。一、勘测原理地质雷达勘测是根拒电磁波在地下传播过程中遇到不同的地质界面会发生反射的原理进行的。一般情况下目标管线和周围介质都存在物理性质的差异（主要为电性）差异。探地雷达仪把高频电磁波以宽频短脉冲的形式，由地面通过发射天线送入地下，雷达波经地下地层或目标体反射后返回地面，为另一天线接受。雷达波往返时间为T2=（4z2+x2）/v式中z-为探测目标体埋深；x-为发射、接收天线的距离（在线性雷达公式中，z一般比x大很多，故x可忽略）；v-为电磁波在介质中的传播速度 ；地下介质中的波速为已知时，
2、可根据测到的精确值，由上式求出反射体的埋深。工作中同一剖面值是固定不变的，称之为天线距。探地雷达以数字化形式采样记录，图象以波形或灰阶表示。雷达勘测是通过数据处理和图象识别来确定目标体位置和埋深。从理论上讲，管线异常在雷达图象上反映的是一条平滑的双曲线，可根据这一异常特征来判定管线位置和埋深。探地雷达的优越性表现在：它是一种非破坏技术，使用范围广，效率高；采用微机控制与成图，图像清晰直观。就管线勘测而言，又有其不足之处，如受回填土的杂乱回波干扰较大，临近目标管线的非目标管线干扰，另一方面还受管线管径大小、勘测场地大小限制和干扰。二、工程应用案例河北省秦皇岛市天然气管线详查，该工程需要勘测的管线
3、约百分之八十为塑料管线，所以在详细收集资料以后，确定了以地质雷达为主要手段的勘测方法。1、探地雷达的选用根据实地踏勘的情况，选用法国生产的RIS-2K IDS.s.p.a地下管线专用雷达。众所周知地质雷达勘测深度范围和分辨率与所使用的天线的频率有关，RIS-2K IDSs.p.a地下管线勘测专用雷达将相同频率或不同频率以特定的方式排列在一起。这样不同频率的天线对不同深度的管线有着足够的分变率，不同位置的天线对同一管线有着不同角度的勘测。根据实际情况我们选用的天线中心频率为200MHz和600MHz的天线阵。该雷达为多通道连续采样雷达，可一次扫描得出多张同一断面的雷达图像，可以同时查看并对其进行
4、综合分析，这既提高了勘测效率，也增加了勘测的准确性。单个的图象可能并不明显，但结合多张不同频率不同扫描角度的图像，目标管线就异常清楚了。2、波速v的选定采用由已知深度的管线标定速度v。勘测前，在整个测区范围共选择了十个已知深度的管线点勘测。在深度z和脉冲波往返行程时间t已知的情况下，根据v=2z/t 可以计算出速度v，对十个探测点求出的速度v进行统计后，得出该测区的波速v=0.098m/ns，除个别地方外，這基本和开挖验证的一致。3、干扰较小地区的塑料燃气管线勘测该工程所探测的塑料管线主要为50、63、90、110、160等几种，大多集中在人行道上，深度基本在0.8-1.5m，总共探测断面21
5、0个，在无强烈干扰的情况下，大部分图象清晰，探测效果良好。相对而言大管径比小管径效果好得多。从大管径燃气管线探测断面的雷达图象可以很容易得分辩出目标管线，并计算出其深度：z=0.9m，平面x=0.2m。开挖验证得出x=0.27m，z=0.85m.可见平面误差Dx=0.07，深度误差Dz=0.05，完全满足精度要求。由于小管径（50、63、90）塑料燃气管线大多埋设于小区、工厂等的内部，使得勘测工作受到场的较大限制。本次勘测选择了部分具有代表性的管线点探测，总体探测效果还是比较满意。从50和60塑料燃气管线的雷达断面图，得出其平面分别为：x1=1.7m，x2=0.4m；深度分别为：z1=0.6m
6、，z2=0.8m。经开挖验证平面位置和深度都达到较高的精度。由此可见，在一般情况下，使用雷达探测塑料燃气管线可以得到清晰的断面图象。4、强干扰情况下的塑料燃气管线勘测当目标管线周围是疏松介质时，雷达断面上的波形表现得杂乱无章。目标管线的反射波形基本被掩盖，以致无法对图象进行正确分析。我们可以看见在塑料燃气管线处有明显的扰动波形，看不出有平滑的双曲线。我们把平面定在该异常的中心位置的地点，然后经开挖验证即可。而在该位置，当开挖以后，土壤与周围比起来明显疏松多孔隙。由此我们可以看出，在勘测开挖敷设且回填土没有压实的管线时，得到的雷达断面图象极易让我们在分析图象时发生错误。但我们却可以利用开挖沟槽中
7、的回填土与周围土壤的差异，勘测出管线的大致位置，然后结合钎探等方法勘测出管线的深度。在勘测建设路等有邻近管线强干扰的燃气管线时，其旁边不远处有一条电力管沟。当时在这个雷达波形断面中，我们看到的基本上就只有电力管沟产生的异常。在这种情况下，利用雷达勘测强异常附近的目标管线就显得力不从心了。所以在利用探地雷达勘测前，一定要知道目标管线周围有些什么管线，特别是一些有可能产生强干扰的管线，以免分析图象时作出错误的判断。在有些时候，地下存在长条形或椭圆形物体的干扰，在我们布设的雷达断面上，目标管线附近有一些能够产生类似管线异常的物体，使得我们得出错误的判断。在我们分析这个雷达波断面图像的时候，就把卵石产
8、生的异常判定为燃气管线。结果开挖验证后才知到实为一长椭圆形卵石。所以在这种情况下，我们应该在附近的地方重新布设雷达断面，以消除此类物体的影响。以上几种情况是我们在使用地质雷达勘测管线常碰到的现象，为尽量避免这些情况给我们的勘测带来错误，我们就需要在不同的地方多做些雷达断面，以及在条件许可的情况下适当开挖验证。5、个别地方介质物性有异与整个测区的情况在实际勘探中，我们发现有个别地方的探测结果深度和真实深度有较大差异。最后，我们总结出这些地方的土壤层含水量过大，其介电常数远大于整个测区普遍的介电常数，导致电磁波在这些地方的传播速度较我们选定的v=0.095小了许多，从而使我们勘测出的深度也就比真实深度偏大了。我们用以下方法解决了这种情况。在勘测管线时，布设的测线垂直于目标体管线，在目标体侧上方也能接受到来自目标体的反射波。管线在地质雷达断面上形成圆滑双曲线。在管线正上方x=0处，其反射波双程走时t1，在地表偏离正上方x处的反射波双程走时为t2，由于管线直径远小于深度，故有：z2=x2+？h2且v=2h/t1=2z/t2，由以上两式可得出管线埋深h2=x2/（t22/t12-1）。后经开挖验证，由此公式计算出来的管线埋深和实际深度基本一致。以上是本人一点工作经验总结，有错误之处在所难免，望各位专家多批评指正，谢谢。引用:地质雷达勘测塑料燃气管线技术浅议J.中国科技博览2017（20）.
