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钻孔雷达简介

钻孔雷达要领是一种确定地下介质漫衍的广谱电磁手艺，，，，它能在岩土介质中穿透一定的距离，，，，使用的频率通常在50～250MHz。。。。。钻孔雷达与地面使用的地质雷达原理相同，，，，它使用一个天线发射高频宽带电磁波，，，，另一个天线吸收来自地下岩土介质的发射波。。。。。雷达波的撒播受到岩土电磁性子及几何形态的影响，，，，吸收端电磁波强度和波形将随之爆发转变。。。。。据此，，，，凭证吸收端电磁波的双程走时（Travel Time）、振幅（Amplitude）和波形（Waveform）资料，，，，可以推测出地下岩土介质的结构特征。。。。。

地面雷达的使用经常由于地表导电性的保存，，，，其穿透深度限制在几米规模内。。。。。而孔中雷达不保存此问题，，，，它是孔中雷达的一个主要优势。。。。。与古板的测井手艺（它的探测规模很短，，，，<0.3m）相比，，，，孔中雷达的探测规模从1到50米以上（它与岩体的电导率、频率及事情方法有关）。。。。？？
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另外，，，，若是地下岩土介质电导率凌驾某一数值，，，，雷达单孔反射丈量（Single-hole Radar）将失去效用。。。。。由于在高导介质中电磁波不可以波的形式举行撒播，，，，此时只能举行跨孔丈量（Crosshole Radar）或孔中－地面丈量（Vertical Radar Profiling, VPR），，，，这两种探测要领主要凭证首波振幅和抵达时间来获取主要的地质信息。。。。。

图1 瑞典Geoscanners公司BA-500钻孔雷达天线，，，，主频485MHz

关于单孔反射方法，，，，雷达提供钻孔周围基岩的不一连的图像，，，，包括基岩面、差别的岩性界面、裂隙及溶洞。。。。。凭证天线和装备的类型，，，，可以用偏向性天线或非偏向性天线举行丈量。。。。。关于层析方法，，，，发射和吸收在差别的孔中，，，，雷达提供钻孔间的平面图像。。。。。视察的半径取决于天线的频率和介质的电导率。。。。。关于一其中心频率为100兆的天线，，，，做反射时的探测距离在大阻抗的岩石中是10——40米，，，，在导体、富粘土或泥岩中要小于5米。。。。。

图2 单孔反射实测现场

在雷达反射探测方法中，，，，发射天线和吸收天线都安排于统一钻孔中，，，，且间距牢靠，，，，用于传输信号触发和数据收罗的光缆可以消通俗电缆对收发天线的附加滋扰，，，，钻孔雷达常用天线为偶极子天线，，，，它能辐射和吸收来自360°空间的信号。。。。。和地面地质雷达一样，，，，钻孔雷达的解译是在数据处置惩罚后所得的地质雷达图像剖面中，，，，凭证反射波组的波形与强度特征，，，，通过同相轴的追踪，，，，确定反射波组的地质特征。。。。。当岩体中保存不良地质体（如裂隙、层理、断裂、破碎带、岩溶和地下水等）时，，，，不良地质体与周围岩体的电性差别较大，，，，容易形成强烈的反射波，，，，同时，，，，还可能由于岩性的差别爆发绕射波，，，，并在时间剖面上形成双曲线特征。。。。。钻孔雷达解译的差别之处主要在于对空间的诠释，，，，关于地面地质雷达来说，，，，所有的反射都来自半空间，，，，而关于钻孔雷达来说，，，，反射来自360°的径向规模。。。。。一样平常情形下，，，，使用单孔雷达反射数据很难确定反射体的方位，，，，而只能确定反射体的距离。。。。。当反射体为平面时，，，，平面和钻孔的夹角也可确定下来。。。。。关于点目的来说，，，，反射信号的特征为双曲线，，，，关于未穿过钻孔的裂痕来说，，，，反射特征为一条斜线。。。。。斜线和钻孔的夹角由裂痕与钻孔的夹角决议。。。。。当裂痕穿过钻孔时，，，，反射特征像张开的铰剪，，，，使用这些特征可以推断裂痕的形态。。。。。

图3 单孔反射钻孔雷达纪录和现实裂隙比照

跨孔层析成像用于对两孔间二维模子的物理特征举行处置惩罚，，，，层析成像探测时，，，，发射天线在一个钻孔中，，，，吸收天线在另一个钻孔中，，，，发射天线在一个牢靠位置，，，，吸收天线在另一个钻孔中沿牢靠距离向下移动。。。。。典范的跨孔扫描如图4，，，，探测一次需要移动几百或几千个次发射和吸收天线。。。。。对每一个扫描，，，，丈量从发射天线到吸收天线撒播的撒播时间和振幅。。。。。这些数据用于建设两孔之间电磁波撒播速率的层析成像图和衰减特征。。。。。速率和衰减的转变可以用来诠释破碎带，，，，差别岩性的界面和朴陋。。。。。

图4 雷达跨孔层析成像实测数据

使用钻孔雷达天线是GPR丈量中较量难以举行数据收罗息争释的。。。。。其中一个主要的缘故原由是钻孔雷达天线是非屏障和非定向天线。。。。。一个单孔收罗的数据现实上是来自沿着井壁的360度平面，，，，而非某个特定偏向。。。。。这导致由天线距离来判断一个目的体的原则被削弱，，，，井孔目的体的距离半径和方位角无关。。。。。这也导致一个有趣和很容易被误判的反射模式，，，，即是两个或更多在井孔某深度点统一半径差别方位角的目的体反射叠合成一个。。。。。

解决这个问题的一个步伐是使用统一天线在统一区域的差别井孔收罗数据。。。。。这可以通事后期数据处置惩罚三角定位目的体的真实位置。。。。。另一个建议是使用两根天线，，，，发射和吸收天线划分放在两个孔中，，，，建设目的区域的层析图像。。。。。

图5 单孔反射钻孔雷达实测数据

参考文献

[1] 李大心, 探地雷达要领与应用, 地质出书社, 1994.

[2] 曾昭发, 刘四新, 王者江等编, 探地雷达要领原理及应用，，，，科学出书社，，，，2006.

[3] 钟声, 王川婴, 吴立新等. 钻孔雷达与数字摄像手艺在地质勘探中的综合应用[J]. 地球物理学希望, 2011.26(1):335-341.

[4] F.P.Haeni，，，，Lucien Halleux等. 孔祥春编译. 用孔中雷达对裂隙和溶洞举行探测和成图. 地质雷达手艺及其在工程检测中的应用学术钻研会, 2005.