不同管径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，建立了不同管径的城市地下管线模型，进行二维地质雷达正演模拟，分析不同管径管线的地质雷达响应特征。

1、管径50cm

管径为50cm，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. 管径为50cm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、管径70cm

管径为70cm，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. 管径为50cm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、不同管径管线地质雷达响应特征分析

不同管径的混凝土管管底和管顶绕射信号振幅均较强，存在明显的同相轴双曲线，且双曲线连续性较好。

在50cm管径的混凝土管地质雷达模拟结果图中，在13ns的位置出现了较强的绕射同相轴双曲线，推测为混凝土管上顶界面的反映，根据电磁波在土壤介质中的传播速度算出对应深度为55cm，模型中混凝土管上顶埋深为45cm。在16ns左右出现了管线下底界面的绕射双曲线，忽略管壁厚度，根据电磁波在空气中的传播速度算出两个绕射界面深度相差45cm，模型管径为50cm，仅相差5cm；

70cm管径混凝土管地质雷达探测剖面中在10ns左右出现上顶界面绕射双曲线信号，根据电磁波在土壤介质中的传播速度算出对应深度为42cm，模型中混凝土管上顶埋深为35cm，在16ns左右出现下底界面的绕射双曲线，其能量较弱，但同相轴连续性较好，忽略管壁厚度，根据电磁波在空气中的传播速度计算出两绕射界面深度相差90cm，与模型管径大小相差20cm。

通过对不同管径管线进行二维地质雷达数值模拟研究，在理想情况下，将地质雷达法应用于地下不同管径管线的探测，能半定量解释管径大小，误差为厘米级。