為了研究在西寧地區(qū)地質(zhì)雷達探測地下管線的效果,文中開展了地質(zhì)雷達探測不同類型和不同地下敷設(shè)深度管線的試驗。通過敷設(shè)電纜、金屬管、PVC管,調(diào)節(jié)設(shè)備參數(shù)設(shè)置,數(shù)據(jù)圖像處理,對地質(zhì)雷達探測結(jié)果進行參數(shù)、波幅、圖像和介質(zhì)干擾因素分析研究。結(jié)果表明:確定本次探測地層相對介電常數(shù)為7;地質(zhì)雷達探測3種管線單列波最大波幅均大于正常值（7 500 mV）;對電纜和金屬管探測效果較理想,而對PVC管的探測效果較差;受介質(zhì)干擾因素的影響,400 MHz中心頻率地質(zhì)雷達僅可探明埋深1.5 m以內(nèi)的管線敷設(shè)。研究結(jié)果解釋了介質(zhì)干擾的影響機理,提供了一種判斷管線埋深和部位的依據(jù)。 

【文章來源】：青海大學(xué)學(xué)報. 2020,38(02)

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

地質(zhì)雷達參數(shù)設(shè)置

根據(jù)地質(zhì)雷達圖像顯示,提取拋物線頂點所在信道的波幅,將不同埋深和不同種類管線的單列波波幅進行比較,結(jié)果如圖6所示。圖6a中,金屬管波幅異常,其第二波峰提前,第二波峰遠高于其他管線的第二波峰,這是由于電磁波在金屬管側(cè)面和底面進行折射,損耗電磁波能量,發(fā)射波難以穿過更深層土體。圖6b中,金屬管的時域波幅曲線在第一波峰和第二波峰之間多了一個小波峰,且波谷深度超過第一波谷,原因是電磁波在金屬管底部發(fā)生多次反射和折射,造成能量損耗。由圖6c和圖6d可知,隨著管線敷設(shè)深度的增加,最大波幅逐漸減小,位于第一和第二波峰間的小波峰消失,在同一間隔時間,3種管線的波形與對照波形相近,僅在最大波幅處高于對照。同一埋深條件下,不同管線的單列波第一波峰均大于正常波峰,第一波峰與第一波谷相鄰,第一波峰和第一波谷絕對值之和即為最大波幅,最大波幅從高至低依次為:電纜>金屬管>PVC管>對照(無管線敷設(shè))。所有對照的最大波峰不超過7 500 mV,因此可選定波峰超過7 500 mV的波形為異常波形,以此作為探測到管線的一個依據(jù)。3.3 管線特征及圖像指示意義

采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過零線設(shè)定和背景去噪處理得到圖7所示圖像,每幅圖像注明的弧線從左至右依次是電纜、金屬管和PVC管。如圖7a所示,在敷設(shè)深度為0.2 m條件下,不同類型管線具有共同特征,管線成像呈現(xiàn)出頂點在上方的尖銳弧形。不同之處在于,電纜呈單弧形,由頂點處向兩側(cè)延伸,管線處振幅明顯增大。電磁波由相對介電常數(shù)高的介質(zhì)傳播到相對介電常數(shù)低的介質(zhì),圖中顯示為暗黑色,電磁波由相對介電常數(shù)低的介質(zhì)傳播到相對介電常數(shù)高的介質(zhì),圖中顯示為亮白色。金屬管本身的相對介電常數(shù)遠大于周圍介質(zhì)的相對介電常數(shù),因此會產(chǎn)生圖中的黑色弧形,黑色下方的白亮區(qū)域表示管中有空氣,其頂部弧線由頂點向兩側(cè)延伸,最后與底部弧線相交,影響下方介質(zhì)的探測,出現(xiàn)一條波形能量損耗造成的弧線,管線處波幅明顯增大。PVC管與周圍介質(zhì)的差異不大,且相對介電常數(shù)較小,雖然電磁波在介質(zhì)中的傳播情況與金屬管恰好相反,但是PVC管也具有頂部反射弧線和管底部反射弧線。對比圖7b和圖7c,隨著敷設(shè)深度從0.5 m增到1.0 m,管線的圖像特征辨識度下降,對電纜和金屬管探測效果較理想,管線皆呈單弧形,而對PVC管的探測效果較差,特別是由于相對介電常數(shù)差異較小,弧形特征模糊,但仍然保留雙弧線的基本特征。由圖7d可知,在1.5 m的敷設(shè)深度下,分辨率下降明顯,填土不密實造成的雜波與管線特征相近,嚴重干擾了管線的識別。綜上所述,本次探測的結(jié)果證明地質(zhì)雷達基本上可以解決西寧地區(qū)地下管線探測問題,但在深層探測的分辨率上有所不足。由于地質(zhì)雷達探測受環(huán)境干擾影響較大,實際探測與理論探測有一定的差距。理論上400 MHz中心頻率的天線探測深度可達3.0 m,而實際上由于西寧地區(qū)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜、試驗設(shè)計未考慮填土以及電磁波衰減等因素的影響,出現(xiàn)隨探測深度增大,空間分辨率降低的效果。試驗得出地質(zhì)雷達可探測到的管線埋深不超過1.5 m。

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本文編號：3092025