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地质雷达（GRP）检测技术应用

XX 公司

一、前言

随着铁路客运专线的陆续施工，隧道工程以其改善线形、缩短里程和环境保护等无比的优越性和重要

作用，成为路客运专线建设工程结构的重要组成部分。但隧道施工中因现有的施工方法及工艺、施工者的

偷工减料以及检测控制、施工管理不到位等原因引发的质量通病，一直是工程管理部门十分关注的问题。

地质雷达探测技术的广泛应用成为解决这一施工难题的有效手段。

地质雷达（GPR）是近十余年来迅速发展起来的一种无损伤高精度的物理探测技术，在工程地质勘测、

古遗址探测、地下埋设物探测和地下污染带划分等方面已得到较广泛应用。在控制隧道施工时运用地质雷

达进行隧道施工超前地质预报、支护结构的质量检测，在指导隧道工程施工中，对加强工程进度、质量和

安全管理，提高隧道施工技术水平方面发挥着巨大作用。作为一种无损检测技术，地质雷达（GPR）以其

仪器较为轻便、检测快捷、操作方便、精度较高和检测结果能以图象方式实现实时显示等优点，成为一种

控制隧道施工质量的有效手段。

二、地质雷达（GPR）检测的原理

地质雷达（GPR）是利用电磁波在传播过程中遇到电性界面会发生较强烈的散射原理，通过向被测介

质发生高频电磁宽带脉冲，并接收由被测介质反射的回波信号，通过对接收到的反射波进行分析即可推断

被测体的情况。电磁波在介质中传播时，其路径、电磁强度与波形将随所通过介质的电性质及几何形态而

变化。

仪器大体上可分为主机和天线两大部分组成。主机由显示、控制和储存三部分构成；天线由发射和接

收两部分构成。发射部分由脉冲发生电路和发射天线构成，产生并发射尖峰脉冲电磁波；接收部分由接收

天线、高频放大电路和采样电路构成，接收的高频信号经放大后，由采样电路变换为低频信号，然后送到

处理电路；控制部分由基准同步信号发生器、采样控制器和信号处理器等部分组成。接受到的信号在主机

上可以显示、回放和储存，以便作进一步数据处理和分析

图 1 地质雷达反射探测原理图

发射天线发射的尖峰脉冲电磁波与其行进的速度有如下关系：

V

=

c

/√ε

式中：

v——

电磁波在某一材料介质中传播的速度（ｍ／ｎs）；

c——电磁波在真空中的传播速度，等于光速（ｍ／ｎs）；

ε——介质的相对介电常数，无量纲。

GPR 发射的是高频电磁波，因此 GPR 在被测介质中的传播速度主要由介质中的相对介电常数确定。

电磁波向被测介质传播过程中，遇到不同的波阻抗界面时将产生反射波和透射波。反射波由雷达接

收天线接收，所经历的时间 t 可通过时间脉冲记录器测知，并与介质厚度有如下关系：

h=（c/2√ε）· cosβ· t

T

R

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