探地雷达应用及应用研究实例

　　GPR技能经过多年的开展，证明具有多方面的用处。国内刊物对一些一般的使用已给予了较多的介绍。这些使用包括：在水文地质方面能够用于浅部地下环境查询，土壤-基岩面勘探，基岩节理、裂隙和层理的确定；在工程地质勘测方面可用于查询地下埋藏物，地道、岩溶、建筑地基点评，路途、桥梁、水坝勘探和质量无损检测；在灾祸地质勘测方面能够用于滑坡、隐伏洞穴的勘探以及考古方面的用处等。本文谨就GPR在地质环境污染、农业、军事等方面的使用实例作一简略的介绍。

　　1.查询地质环境污染

　　（1）一座建立在石灰岩区域的硝化纤维厂，因为污水的泄漏导致硝化纤维对地质环境的污染。为了勘探地表至潜水面（约60m）岩溶结构或许捕获的硝化纤维，在18个30米深和7个50m深的钻孔中作了井中探地雷达勘探。对收集到的材料作惯例处理后，选用惠更斯-基尔霍夫（HK）叠加法制作出三维探地雷达图。从深度为10m的重建图画上能够看出几个受硝化纤维污染的位置。在后来的开挖中，证示了GPR的勘探效果。

　　（2）勘探碳氢污染物实验。多年来的野外工作和实验已证明GPR具有查询地质环境污染的才能。国外专家在1m×0.4m×0.5m箱体中作了精心的实验，企图再一次验证GPR勘探污染的才能，并用相关模型阐明探地雷达呼应与一些水文参数间的关系。经过实验和GPR数据的处理和解释得出结论：在污染物到达饱和时，使用GPR探不到潜水面；在相邻未受污染区可探到潜水面时，GPR可用于监测潜水面上的污染物；小型实验有助于勘探或验证砂质土壤的水文地质参数，如毛细作用水头、污染物羽状流的传播速度；GPR能成功勘探石油污染。

　　2.农业方面的使用

　　（1）沙漠中的沙丘和沙席是雨水良好的储集层，有或许成为灌溉的水源。使用GPR在沙特东部沙漠区作了勘探。勘探效果划出了圆顶形沙丘上部与其下部盐层间的界面、沙丘内的交错层理及潮湿带；勘探还指出，圆顶沙丘或许是新月形沙丘的演化效果。在另一个沙漠场所的查询效果指出了沙丘内水流传播的两条或许途径。

　　（2）勘探土壤含水量。自然土壤中的含水量是影响介电常数变化的主要因素。A.Chanzy等使用地上和空中两种方式的GPR实验，证明GPR丈量数据与土壤含水量间具有很强的联络。能够用GPR技能勘探土壤中的含水量。

　　（3）美国正在构成现代化的农业生产，GPR技能被用于勘探特殊农业场所的土层、上层滞水、脆盘土、水文优先流径和压实土壤等与现代化农业有关的土壤信息。

　　3.勘探古灰岩洞

　　前几年已有一些介绍使用GPR技能勘探一般洞穴的文章，但未见到勘探古灰岩洞及其陷落特征的报导。为了合作开发美国得克萨斯州老灰岩洞的地下水，对该区的岩洞系统作了具体的研究。GPR材料显示了未扰动的主岩、过渡结构（如张性裂隙、古岩洞壁及洞顶等）和各种规格的角砾岩的散布。本勘探效果证明，GPR技能是查询与近表灰岩系统及陷落古岩洞有关特征的有用办法。

　　4.南极永冻场所安全查看

　　在一个南极考察计划使用的场所内，发现地下0.3～0.5m位置的冰内有一些融水坑（据2000年头中央电视台报导，我国南极科考队也发现了与此相似的冰水湖），它们将给场所的使用带来负面的影响。为此，使用GPR对场所进行了查询。经过对记录的绕射波结构及其他信息的分析，在3.5m左右深度发现一些有40m长、含分散水的冰层带，但含水量较少。另外，根据GPR材料显示，咸水层以上各层次的振幅没出现异常，阐明场所下不或许存在其他融水坑。后来经重车和飞行器作了很多荷载实验，场所没出现任何与冰密度有关的事端。由此可见，GPR可作为南极冰盖场所安全查看的东西。

　　5.军事用处

　　瑞士科学家正在研制一种可用于扫除地雷的GPR勘探系统。该系统以探地雷达和用于成像的金属勘探器为根底。勘探器能够区别那些与GPR信号相似而金属含量不同的方针（如同样大小的地雷和石头）；而GPR则能够将勘探器给出的相似效果（如地雷和金属废物）区别开来。另外，据SSI公司1999年10月发表，使用GPR散射能量平面图能够发现塑料性地雷。

　　6.区域水文地质查询

　　探地雷达相图被界说为某一特定地层发生的探地雷达反射图画特征的总和，指的是探地雷达剖面材料上肉眼可见的反射波的不同组合方式。探地雷达材料观测中，地质体的结构和结构特征会影响探地雷达呼应并发生特征效应。这些特征效应被称为探地雷达相图元素。自1990年以来，荷兰TNO使用地学研究所在荷兰30多个适合于GPR查询实验的点上作了丈量，用于点评GPR对不同水文地质方针成像和描绘方针特征的或许性。探查效果揭示出荷兰不同沉积环境下探地雷达相图元素的特征，将具有代表性的反射图画编成扼要的“探地雷达相图集”，该相图集对确定地下水文地质层序的位置有益。据悉，美国也使用GPR对多个州做了相似的查询。