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工程案例

探地雷達(dá)管線探測原理及案例分析

來源：武漢智巖　　瀏覽量：　　發(fā)布時間：2023-10-20 11:12:20

1.管線探測的目的

非開挖地下管線施工場地管線探測是在非開挖施工前進(jìn)行的。其主要任務(wù)是查明施工場地有無已鋪設(shè)的地下管線(包括給排水、燃?xì)?/span>、熱力、工業(yè)等各種管道以及電力和電信電纜)，如有，則查明地下管線的平面位置、走向、埋深(或高程)、規(guī)格、性質(zhì)、材質(zhì)等，并編繪地下管線圖；除此以外，還應(yīng)查明每條管線的鋪設(shè)年代和產(chǎn)權(quán)單位。其目的是為了保護已有地下管線，防止施工時造成對管線的破壞，因此，其探測范圍應(yīng)包括整個施工區(qū)域和可能受施工影響威脅地下管線安全的區(qū)域。

2.探地雷達(dá)管線探測原理

GPR方法是一種用于確定地下介質(zhì)分布的廣譜（10MHz~3GHz）電磁技術(shù)。一個天線發(fā)射高頻寬頻帶電磁波，另一個天線接收地下介質(zhì)界面的反射波。電磁波在介質(zhì)中傳播時，其路徑、電磁場強度以及波形所通過的介質(zhì)的電性性質(zhì)隨物性體界面幾何形態(tài)而變化，根據(jù)接收反射回波的雙程走時、幅度、相位等信息，推斷介質(zhì)結(jié)構(gòu)和物性特征。

管線探測示意圖：測線方向、管線走向、信號激發(fā)方向、圖像顯示、圖像分析。

3.重要參數(shù)

介電常數(shù)：描述了物質(zhì)材料儲存和釋放電磁能量的能力。它通常以無量綱的相對介電常數(shù)來表述，其中：

自由空間的介電常數(shù)為。

相對介電常數(shù)表

反射系數(shù)：

反射系數(shù)用R表示，其中為上方相對介電常數(shù)，為下方相對介電常數(shù)。

反射信號的強度主要取決于上、下層介質(zhì)的電性差異，電性差異越大反射信號越強。反射振幅的大小，界面兩側(cè)介質(zhì)的電磁學(xué)性質(zhì)差異越大，反射波越強，反射振幅越大，從反射振幅上可以判定兩側(cè)介質(zhì)的性質(zhì)屬性。

反射波的極性，波從介電常數(shù)小進(jìn)入介電常數(shù)大的介質(zhì)時，反射系數(shù)為負(fù)，即反射波振幅反向，反射波與入射波反向；從低速進(jìn)入高速介質(zhì)，反射波振幅與入射波同向。

根據(jù)振幅和極性去確定探測到的管線的材質(zhì)。材質(zhì)確認(rèn)之后，根據(jù)相應(yīng)的雙程走時可以計算出管線的埋深，條件理想的情況下可以根據(jù)雙程走時確定管線的管徑（這種是在條件非常好的情況下才能去計算管線的管徑大小）。在實際的管線探測過程中，往往只需要定位管線的走向、埋深即可，材質(zhì)、管徑大小不做具體要求。

4.材質(zhì)的確認(rèn)

城市中的管線大多數(shù)分為兩大類，分別是塑料管和金屬管，其中塑料管大多數(shù)為：PVC—U管、PE管、FRPP管、RPM管；金屬管大多數(shù)為：給水球墨鑄鐵管、排水鑄鐵管和鋼管；

以下是根據(jù)相位來區(qū)分、管線材質(zhì)：A為塑料管、B為金屬管。

幾種典型的管線模擬數(shù)據(jù)：

不同材質(zhì)、不同充填介質(zhì)管道物理模擬GPR記錄

a)塑料、充氣 b)塑料、充自來水 c）塑料、充鹽水 d)金屬

混凝土管道模型數(shù)值模擬GPR記錄

左管填充空氣，中間管半填充水，右管全填充水

在現(xiàn)實生活中管線探測存在很多干擾因素，特別是對城市管線的探測，例如高壓電線、城市里面的信號塔、來往的車輛以及在道路回填時傾倒的建筑垃圾等都會對探測有一定的干擾，所以上述典型的管線案例可以作為我們?nèi)ヅ袛喙芫€的一種參考依據(jù)，但是具體的管線特征還是需要結(jié)合現(xiàn)場的具體情況具體分析，接下來給大家展示在城市路面上，實際探測到的管線的一些案例。