576· 北京科技大学学报 2004年第6期 -R 巷道出口方向 图1地质雷达探测原理描述 Fig.1 Detecting principle of ground penetrating radar 图2255m水平主运巷位置与雷达探测布置 电磁波时，介质电性的变化引起部分信号发生反 Fig.2 Schematic of ground penetrating radar and 255 main transport roadway layout 射，产生雷达反射波：反射波由探头接收、放大、 数字化并存贮在计算机中：对采集的数据进行编 表2250MHz屏蔽天线在不同探测深度的分辨率 辑、处理，可得到不同形式（如波形、灰度、彩色 Table 2 250 MHz antenna resolution at different depths 等)的地质雷达剖面：对地质雷达剖面进行解释， 探测深度m垂向分辨率/m纵向分辨率m 即可得到所测结果.电磁波在介质中传播的 g 0.08 0.14 速度可用下式来计算： 0.08 0.20 V=. C 8 0.08 0.28 Ve (1) 式中，C为电磁波在真空中传播的速度，ε为介质 表3255大巷内测线布置 相对介电常数（常见材料相对介电常数见表1）. Table 3 Detecting layout in 255 main transport roadway 编号起点终点测点/个长度m 测线位置 表1常见材料的相对介电常数 1 A1A16 515 75 底右 Table 1 Relative dielectric constants of some materials 2A16A1 247 子 底中 3A1A16 435 75 介质 花岗岩石灰岩大理岩玄武岩 底左 4A16A1 388 75 右腰，高约1.2m E 49 7 6 4 5A1A16 525 左腰，高约12m 介质 沥青 混凝土 空气 砂岩 15 6A16A1 792 75 顶中 3-5 6.4 4 7C C7 515 30 右肩，高约1.6m 8C7 CI 312 30 顶中 3 雷达探测现场布置 9 CI C7 206 30 右腰，高约1.2m 10C7 CI 201 30 左腰，高约1.2m 在地质雷达探测时，通常固定发射天线和接 11 Ci C7 250 30 左腰，高约1.2m 收天线间距，两个天线沿测线同时移动，采集得 12 C7 C 279 30 右肩，高约1.2m 到的是共（单）偏移距数据.因为在地质雷达数据 13 CI C7 339 30 底右 中存在着各种各样的噪音，既有外界的随机噪 4 C7 C1 292 30 底左 音，又有地面和地上物体反射引起的规则干扰， 总计 5296 690 仪器的噪音在单偏移距剖面上表现为与直达波 4探测结果分析与解释 同相轴平行的周期性出现的同相轴，掩盖了有效 的弱信号.依据现场雷达探测的分辨率要求，选 4.1雷达探测信号分析 定250MHz屏蔽天线进行探测，其在不同探测 通过对地质雷达资料中雷达反射波衰减特 深度时候的分辨率见表2.雷达测量的叠加次数 性的研究和分析来推断地下介质的特性和岩性 8次，采样点距离约10m,采样频率为3676MHz, 结构，进而解决有关工程问题，如对空区隐患位 采样时窗为218ns.现场雷达探测布置况见图2， 置进行准确定位并对其发育程度和展布范围进 表3详细描述了255大巷内测线布置的具体参 行定量评价.近年来，将该研究成果应用于采 数 空区、地质空区和地质异常等地质雷达探测结果北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 司呀一 △ △ 巷道 出 口 方 向 图 地 质 雷 达 探 测 原 理 描 述 室 肖 刽 盗岌〔 ， 夕 寸 乃衅尸，是二， 州， 、 卜 ‘ 技措 沐颧犷 夕犷 一 华 瑰 入 电磁 波 时 ， 介 质 电性 的变 化 引起 部 分信 号发 生 反 射 ， 产 生 雷 达 反 射 波 反 射 波 由探 头 接 收 、 放 大 、 数 字 化 并存 贮 在 计 算 机 中 对 采 集 的数 据 进 行 编 辑 、 处 理 ， 可 得 到 不 同 形 式 如 波 形 、 灰 度 、 彩 色 等 的地 质 雷达 剖 面 对 地 质 雷 达 剖 面 进 行 解 释 ， 即 可 得 到 所 测 结 果 ， · ’ 电磁 波 在 介 质 中传 播 的 速 度 可 用 下 式 来 计 算 图 水 平 主运 巷 位 置 与雷 达 探 测 布 置 表 屏 蔽 天 线 在 不 同探 测 深 度 的 分辨 率 探 测 深 度 垂 向分 辨 率 纵 向分 辨 率 表 常见 材 料 的相 对 介 电 常数 几 介质 花 岗岩 石 灰 岩 大 理 岩 玄 武 岩 ￡ 介 质 沥 青 混 凝 土 空 气 砂 岩 ￡ 雷 达 探 测 现 场 布 置 在 地 质 雷 达 探 测 时 ， 通 常 固定 发射 天线 和 接 收 天 线 间距 ， 两 个 天 线 沿 测 线 同 时移 动 ， 采 集 得 到 的是 共 单 偏 移 距 数 据 因 为在 地 质 雷 达 数 据 中存 在 着 各 种 各 样 的 噪 音 ， 既 有 外 界 的 随 机 噪 音 ， 又 有地 面 和 地 上 物 体 反 射 引起 的规 则 干 扰 ， 仪 器 的 噪 音 在 单 偏 移 距 剖 面 上 表 现 为 与 直 达 波 同相轴 平 行 的周 期 性 出现 的 同相 轴 ， 掩 盖 了有 效 的弱 信 号 依 据 现 场 雷 达 探 测 的分 辨 率 要 求 ， 选 定 屏 蔽 天 线进 行 探 测 〔，” ， 其 在 不 同探 测 深 度 时候 的分 辨 率 见 表 雷达 测 量 的叠 加 次 数 次 ， 采 样 点距 离约 ， 采 样 频 率 为 ， 采 样 时 窗为 现 场 雷 达 探 测 布 置 况 见 图 ， 表 详 细 描 述 了 大 巷 内测 线 布 置 的具 体 参 数 表 大 巷 内测 线 布置 编 号 起 点 终 点 测 点 个 长 度 测 线位 置 氏右 底 中 底 左 右 腰 ， 高约 左 腰 ， 高约 顶 中 右 肩 ， 高 约 顶 中 右 腰 ， 高约 左 腰 ， 高约 左 腰 ， 高约 右 肩 ， 高约 底 右 底 左 总计 一 一 一 一 不 式 中 ， 为 电磁 波 在 真 空 中传 播 的速 度 ， 。 为 介 质 相 对 介 电常 数 常 见 材 料 相 对 介 电常数 见 表 探 测 结 果 分 析 与解 释 雷 达 探 测 信 号 分 析 通 过 对 地 质 雷 达 资 料 中雷 达 反 射 波 衰 减 特 性 的研 究 和 分 析 来 推 断 地 下 介 质 的特 性 和 岩 性 结 构 ， 进 而 解 决有 关 工 程 问题 ， 如 对 空 区 隐 患位 置 进 行 准 确 定 位 并 对 其 发 育程 度 和 展 布 范 围进 行 定 量 评 价 ‘ 近 年 来 ， 将 该研 究 成 果应 用 于 采 空 区 、 地 质 空 区 和 地 质 异 常 等地 质 雷达探 测 结果