地質(zhì)雷達(dá)

地質(zhì)雷達(dá)可用來(lái)劃分地層、查明斷層破碎帶、滑坡面、巖溶、土洞、地下硐室和地下管線，也可用于水文地質(zhì)調(diào)查。由于地質(zhì)雷達(dá)在電阻率小于100Ω·m的覆蓋層地區(qū)，探測(cè)深度小于3m，嚴(yán)重阻礙了地質(zhì)雷達(dá)的應(yīng)用。因此，在低電阻率區(qū)如何加大探測(cè)深度，仍是一個(gè)研究課題。20世紀(jì)80年代末，還主要用于高電阻率的基巖地區(qū)、鉆孔和坑道中。2100433B

地質(zhì)雷達(dá)儀是一種利用高頻電磁波技術(shù)探測(cè)地下物體的電子設(shè)備。利用超高頻電磁波探測(cè)地下介質(zhì)分布，它的基本原理是:發(fā)射機(jī)通過(guò)發(fā)射天線發(fā)射中心頻率為12.5M至1200M、脈沖寬度為0.1 ns的脈沖電磁波訊號(hào)。當(dāng)這一訊號(hào)在巖層中遇到探測(cè)目標(biāo)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反射訊號(hào)。直達(dá)訊號(hào)和反射訊號(hào)通過(guò)接收天線輸入到接收機(jī)，放大后由示波器顯示出來(lái)。

由于地質(zhì)雷達(dá)儀的探測(cè)是利用超高頻電磁波，使得其探測(cè)能力優(yōu)于例如管線探測(cè)儀等使用普通電磁波的探測(cè)類儀器，所以地質(zhì)雷達(dá)儀通常廣泛用于考古、基礎(chǔ)深度確定、冰川、地下水污染、礦產(chǎn)勘探、潛水面、溶洞、地下管纜探測(cè)、分層、地下埋設(shè)物探察、公路地基和鋪層、鋼筋結(jié)構(gòu)、水泥結(jié)構(gòu)、無(wú)損探傷等檢測(cè)。2100433B

地質(zhì)雷達(dá)法用來(lái)進(jìn)行野外觀測(cè)的專用儀器，一般包括發(fā)射天線和發(fā)射機(jī)，接收天線和接收機(jī)，以及內(nèi)裝微處理機(jī)或直接用便攜式微機(jī)的控制部件。發(fā)射機(jī)將直流電源供給的直流電轉(zhuǎn)換為高頻、窄脈沖的交流信號(hào)，通過(guò)發(fā)射天線向被探測(cè)介質(zhì)定向發(fā)射固定頻率的電磁波。接收天線接收回波信號(hào)后輸入到接收機(jī)，經(jīng)放大并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后傳輸?shù)娇刂撇考M(jìn)行疊加、計(jì)算、存貯，由液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示斷面圖像，并可打印、拷貝。觀測(cè)數(shù)據(jù)可存貯在軟盤上，也可通過(guò)機(jī)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)接口傳輸?shù)酵饨佑?jì)算機(jī)進(jìn)行更詳細(xì)的數(shù)據(jù)處理、彩色顯示和繪制彩色斷面圖。為了同時(shí)進(jìn)行不同深度的探測(cè)，提高施工效率，可以用一臺(tái)發(fā)射機(jī)或多臺(tái)接收機(jī)同時(shí)觀測(cè)。最新儀器都配置多種頻率的發(fā)射和接收天線，可根據(jù)不同地質(zhì)任務(wù)和施工條件選用或作幾種頻率觀測(cè)，取得更多的地質(zhì)信息。

地質(zhì)雷達(dá)按使用場(chǎng)合不同可分為空中地質(zhì)雷達(dá)(又稱機(jī)載地質(zhì)雷達(dá))、地面地質(zhì)雷達(dá)、礦井地質(zhì)雷達(dá)和鉆孔地質(zhì)雷達(dá)。其中，機(jī)載雷達(dá)是裝在飛機(jī)上的地質(zhì)雷達(dá)的總稱，主要有側(cè)視雷達(dá)、前視雷達(dá)、平面位置顯示器雷達(dá)等，它具有快速覆蓋和全天候工作的優(yōu)點(diǎn)，主要用于測(cè)繪地形、地面巖性識(shí)別、判別地質(zhì)構(gòu)造特征等。煤炭工業(yè)部門常用的是地面地質(zhì)雷達(dá)、礦井地質(zhì)雷達(dá)和鉆孔地質(zhì)雷達(dá)。

地面地質(zhì)雷達(dá)在地面進(jìn)行觀測(cè)，是地質(zhì)雷達(dá)中使用最多的一種方法。它用發(fā)射機(jī)和發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻電磁波，電磁波在地下土層、巖層中有明顯電性差異的界面上反射，在地面用接收機(jī)和接收天線接收回波信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行計(jì)算處理、解釋、成圖，得到地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的顯示圖象和深度資料。地面地質(zhì)雷達(dá)測(cè)線、測(cè)點(diǎn)布置靈活，可根據(jù)需要布設(shè)成規(guī)則網(wǎng)狀、不規(guī)則網(wǎng)狀或任意單條剖面。既可逐點(diǎn)觀測(cè)，也可沿剖面連續(xù)觀測(cè)。

礦井地質(zhì)雷達(dá)具有防爆功能。在礦井巷道中進(jìn)行觀測(cè)?？梢詫?duì)巷道下方、上方、兩側(cè)及前方進(jìn)行探測(cè)。向下方探測(cè)時(shí)，工作方法與地面觀測(cè)相同。巷道有支架支護(hù)時(shí)，向上和向兩側(cè)探測(cè)的天線要特殊設(shè)置。向采掘前方探測(cè)是在巷道揭露的煤層或巖石斷面上垂直布設(shè)發(fā)射天線和接收天線，可探測(cè)采掘前方的斷層、巖溶及其它異常體。礦井中的干擾因素 (各種電纜、金屬物等)較多，現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)時(shí)要盡可能避開(kāi)或減少干擾源的影響，以提高信噪比。資料解釋要正確區(qū)分有效信號(hào)和干擾信號(hào)，以保證地質(zhì)解釋結(jié)果的可靠性。

礦井地質(zhì)雷達(dá)在煤礦區(qū)一般用于探測(cè)厚煤層采后的剩余厚度，煤層下面的石灰?guī)r層或其它需要探測(cè)巖層的深度、喀斯特發(fā)育情況，巷道或工作面前方的小斷層、老窯水、喀斯特陷落柱、火成巖巖墻、煤層夾矸和其它地質(zhì)異常體。

鉆孔地質(zhì)雷達(dá)把發(fā)射及接收裝置放入鉆孔中進(jìn)行觀測(cè)，有單孔測(cè)量和跨孔測(cè)量?jī)煞N方式。①單孔測(cè)量。把發(fā)射和接收裝置放于同一鉆孔中，兩者的間距保持不變，沿鉆孔剖面進(jìn)行測(cè)量。電磁波向鉆孔壁介質(zhì)發(fā)射，遇有電性差異的界面反射回來(lái)被接收，即可發(fā)現(xiàn)鉆孔未揭露到的周圍介質(zhì)中的斷層、破碎帶、喀斯特、金屬礦體等，并確定其距鉆孔的位置、延伸方向。②跨孔測(cè)量。把發(fā)射裝置和接收裝置分別放入相鄰兩個(gè)鉆孔中(也可采用一孔發(fā)射、多孔接收方式)，雷達(dá)脈沖從發(fā)射鉆孔傳輸?shù)浇邮浙@孔，通過(guò)對(duì)透射波傳播速度、振幅等的分析，以及對(duì)反射波的分析，可以了解兩個(gè)鉆孔之間介質(zhì)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)異常體的情況?？缈椎刭|(zhì)雷達(dá)的工作方法與鉆孔無(wú)線電波透視法相似。