不同埋深地下管线的地质雷达响应特征分析

不同埋深地下管线的地质雷达响应特征分析

前言

以混凝土管线为例，建立了不同埋深（70cm、100cm、130cm）地下管线的二维模型，进行二维地质雷达正演模拟，分析不同材质管线的地质雷达响应特征。

1、埋深70cm

管线埋深为70cm，为混凝土材质，相对介电常数为6，电导率为0.001S/m，土壤相对介电常数为13，电导率为0.0002S/m

图1. 埋深为70cm的混凝土管线模型图

图2. 地质雷达彩色图

图3. 地质雷达波形图

图4. 零时校正增益结果

图5. FK偏移结果

2、埋深100cm

管线埋深为100cm，为混凝土材质，相对介电常数为6，电导率为0.001S/m，土壤相对介电常数为13，电导率为0.0002S/m

图6. 埋深为100cm的混凝土管线模型图

图7. 地质雷达彩色图

图8. 地质雷达波形图

图9. 零时校正增益结果

图10. FK偏移结果

3、埋深130cm

管线埋深为130cm，为混凝土材质，相对介电常数为6，电导率为0.001S/m，土壤相对介电常数为13，电导率为0.0002S/m

图11. 埋深为130cm的混凝土管线模型图

图12. 地质雷达彩色图

图13. 地质雷达波形图

图14. 零时校正增益结果

图15. FK偏移结果

4、不同埋深地下管线的地质雷达响应特征分析

对于不同埋深的管线模型，地质雷达数值模拟结果图中均有明显的绕射信号同相轴双曲线，且管线埋深越深，双曲线形态越平缓，埋深越浅，双曲线形态越弯曲；随着埋深的增大，由于电磁波的衰减，绕射信号同相轴双曲线的能量越来越弱。

在中心埋深为70cm的混凝土管地质雷达数值模拟结果图中， 可见在12ns左右的位置出现了明显的绕射双曲线，推测为管上顶界面的反映，根据电磁波在土壤介质中的传播速度可计算管线上顶埋深为50cm，与模型中管线上顶埋深相差10cm；在16ns左右的位置也出现了绕射信号同相轴双曲线，双曲线形态完整，连续性较好，但振幅较弱，推测为管线下底界面的反映，忽略管壁厚度，根据电磁波在空气中的传播速度计算两绕射界面深度相差60cm，与模型管径一致。

在中心埋深为100cm的混凝土管地质雷达数值模拟结果图中，可见在18ns左右的位置出现了明显的反射双曲线，推测为管上顶界面的反映，根据电磁波在土壤中的传播速度可计算管线上顶埋深为75cm，与模型中管线上顶埋深相差5cm。在22ns左右的位置可见绕射信号同相轴双曲线显示，双曲线形态完整，连续性较好，但振幅较弱，推测为管线下底界面的反映，忽略管壁厚度，根据电磁波在空气中的传播速度计算两绕射界面深度相差60cm。

在中心埋深为130cm的混凝土管地质雷达数值模拟结果图中，在26ns左右的位置可见反映管线上顶界面的绕射信号，信号强度相对于埋深较浅的管线模型明显减弱，根据电磁波在土壤介质中的传播速度可计算管线上顶埋深为109cm，与模型实际上顶埋深相差9cm，在30ns左右出现了下底界面的反射双曲线，忽略管壁厚度，根据电磁波在空气中的传播速度计算两反射界面深度相差60cm。

可见地质雷达剖面能准确地显示水平相邻管线的埋深、管径等信息。