14 北京科技大学学报 2005年第1期 E(Z,t)=Ee-cos(@t-BZ) (1) 1397 式中，E,为z=0,t=0时电磁场强度：a为衰减系 185 数：B为相移系数：Z为传播距离：ω为电磁波的角 二350 频率。 390 色R100 295 208 803 从式(1)中可知，当cos(wt-Z☑=1时，电磁场 强度最大，可求得电磁波波速的表达式为： y=w/B (2) 图1模型结构示意图（单位：mm) r{++ Fig.1 Model structure sketch (in mm) (3) 式中，4为磁导率；e为介电常数：0为电导率， 2.2实验测试仪器 对于混凝土，铅锌矿石和岩石介质，品<1， 实验中，采用RAMAC/GPR探地雷达系统进 行实验测试.该测试系统由主机、1GHz高频天线 4=1,式(2)可简化为： (发射接收天线集成在一起)、计算机、电源、数据 C V=- (4) 电缆、光纤等几部分组成. 式中，C为光波速度，为相对介电常数.铅锌矿 2.3测试方法及其参数设置 石的相对介电常数为410：花岗岩类岩石的相对 测试过程中，在模型的预留空区里分别充填 介电常数为5一7，干混凝土的相对介电常数为 水、空气、泥、砂等四种介质，进行探地雷达探测 6.4,各种介质的相对介电常数均可在有关的资 实验.对每一种充填介质，分别沿测线（图1中带 料中查取，其实际值与含水量有关， 箭头直线标出)测试三次，取效果最好的一次，作 2模拟实验 为探测结果.探地雷达参数：天线频率为1GHz, 样点为480个，采样频率为39239.69MH2,叠 2.1实验模型 加次数为512次，叠加时间为2.45s,起点为-0.15 实验模型结构尺寸如图1所示，该模型由水 μs,时窗为0.01s,触发源为距离轮，间距为 泥、尾砂和粉矿砂浆浇灌而成，水泥、尾砂和粉矿 0.009m. 配比（质量比）为200：200：220（粉矿中Pb的品 2.4实验结果及分析 位为80%，Zn的品位为40%~45%).模型养护15a 实验中共获得了12条探测剖面，其中4条效 进行测试， 果好的雷达图像，如图2所示 (a) b 两个用泥浆充填的空区边界 两个没有充填的空区边界 (c) d 两个用干砂充填的 两个用水充填的 圆柱形空区边界 圆柱形空区边界 图2模型的空区在各种条件下AB测线的探地雷达探测图像(a)没有充填：b)充有泥浆：(C)有水：()有干砂 Fig.2 GRP images of profile AB under the condition of cavities with filling air(a),mud(b),water (c)and dry sand(d)in model. 1 4 . 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 5 年 第 1 期 瓦 Z(, )t = oE e 一“ e o s ( 。 t一刀Z ) ( l ) 式 中 , 0E 为z = 0 , t = 0 时 电磁 场 强度 ; a 为 衰 减 系 数 ; 刀为 相移 系数 ; Z 为传 播距 离 ; 。 为 电磁 波 的角 频 率 . 从式 ( l) 中可知 , 当 co s( 。 卜刀Z ) = 1 时 , 电磁 场 强度 最 大 , 可 求 得 电磁 波波速 的表 达 式 为 : v = 。渭 ( 2 ) 肛 l亘胜丫 总 J{ 1 二f - 互 ~ 1 , 1 ’ 左二 , l ’ 口 方匕 l二子二 I 亏11+ l e 二二一 1 1 + l 卜 ( 3 ) ’I L Z ) [[ ` ’ L脱 ) 」 ’ ` J 式 中 , 产为磁 导 率 ; 。 为介 电常数 ; 0 为 电导 率 . 对 于 混凝 土 、 铅 锌矿 石 和 岩石 介质 , 金 < 1 , 户 = l , 式 ( 2 ) 可 简化 为 : 八— 一一一些丛匕一一一一一一~ 户 A , / 攀 , 月 , 图 1 模 型 结构 示惫 圈 (单位 :二) F哈 1 M o d e l , tr u c tU代 s ke t e 七伽 m ln ) C v 一 不 ~ (4 ) 式 中 , C 为光 波速 度 , sr 为相对 介 电常数 . 铅锌 矿 石 的相对 介 电常 数 为 -4 10 ; 花 岗岩类 岩 石 的相对 介 电常 数 为 5一 7 , 干 混 凝 土 的 相 对 介 电常 数 为 .6 4 , 各 种介 质 的相对 介 电常 数均 可 在 有 关 的资 料 中查 取 , 其 实 际值 与含 水 量 有 关 . 2 模 拟实 验 .2 1 实验 模 型 实 验模型 结 构尺 寸 如 图 1 所 示 . 该模型 由水 泥 、 尾砂 和 粉矿 砂浆 浇灌 而 成 , 水泥 、 尾 砂和 粉矿 配 比 ( 质量 比 ) 为 2 0 0 : 2 0 : 2 2 0( 粉矿 中 bP 的 品 位 为 80 % , zn 的 品位 为 40 % 一45 % ) . 模 型养 护 15 a 进 行测 试 . .2 2 实验测 试 仪器 实验 中 , 采用 R AM A C /G P R 探 地 雷 达 系统 进 行 实验测 试 . 该测试系 统 由主 机 、 I G I] z[ 高 频天 线 ( 发射 接 收 天 线集 成在 一 起 ) 、 计 算机 、 电源 、 数 据 电缆 、 光 纤等 几 部 分组 成 . .2 3 测 试 方 法及 其 参数设 里 测 试 过程 中 , 在 模型 的预 留空 区里 分别 充 填 水 、 空气 、 泥 、 砂等 四种 介质 , 进 行 探 地雷 达 探 测 实验 . 对 每 一 种充 填介 质 , 分别 沿 测线 ( 图 1 中带 箭 头直 线标 出 ) 测 试三 次 , 取 效果 最好 的一 次 , 作 为探测 结 果 . 探地 雷达 参 数 : 天 线频 率 为 1 G Hz , 样 点 为 4 80 个 , 采 样频 率 为 39 2 39 .6 9 M I] z[ , 叠 加 次数 为 5 12 次 , 叠 加 时间为 .2 45 5 , 起 点 为 一 0 . 巧 娜 , 时 窗 为 .0 01 哪 , 触 发源 为 距 离 轮 , 间 距 为 0 . 0 0 9 m . .2 4 实验 结 果 及分 析 实验 中共 获 得 了 12 条探 测剖 面 , 其 中 4 条 效 果好 的雷达 图像 , 如 图 2 所 示 . 图 2 模 型 的空 区在各 种条 件下 A丑 测线 的探 地霄 达探 测 图像 . a( )没有 充填 ; 向充有 泥 桨 : c( )有 水 ; (d) 有 干砂 F 电 · 2 G R P 加 a g e s o f P r o灯I e AB u n d e r t h e co n d i廿o n o f e a村 h es , d ht n l li . g a扮 ( a ) , m u d 伪) , wa et r c() a n d d yr sa n d ( d ) in m od el