一种利用探地雷达检测堆石体密实度的检测方法技术

本发明专利技术公开了一种利用探地雷达检测堆石体密实度的检测方法，首先选择堆石体完全密实区进行试验探测，对密实堆石体的雷达波振幅进行标定；其次以步骤(1)中同样的数据采集参数对被检测堆石体进行全面探测，数据采集时需要按照设计测线进行；(3)提取接收天线的数据，对数据进行处理，得到探地雷达检测图像剖面图；(4)根据探地雷达检测图像剖面图，得出探地雷达的雷达反射波的振幅，以完全密实堆石体的雷达波的平均振幅值为基准，其余检测线雷达反射波振幅与基准振幅值作对比，分析出被测地段的整体堆石体密实度的分布情况。本发明专利技术具有无损，快速，检测深度大的特点，可高效，快速，且无损的对被测地段的堆石体密实度进行精度较高的检测。

Method for detecting compactness of rockfill by using ground penetrating radar

The invention discloses a pile test method of stone body compactness using GPR, first select the rockfill zone full compaction test detection, radar wave amplitude of rock compacting calibration; secondly in step (1) data acquisition parameters of the same tested rockfill body comprehensive detection, data acquisition is necessary in accordance with the design of measuring line; (3) receiving antenna data extraction, data processing, by detecting image profile radar; (4) according to the GPR detection image profile, the GPR reflected wave amplitude, in order to fully compacted rockfill the radar wave amplitude value, the detection line of radar reflection wave amplitude and baseline amplitude value for comparison, analysis of the overall measured sections of the distributing state of rockfill compaction. The invention has the characteristics of no damage, fast and large detection depth, and can efficiently, rapidly and nondestructively detect the compactness of the stone body in the measured area with higher accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种利用探地雷达检测堆石体密实度的检测方法
本专利技术涉及利用探地雷达检测堆石体密实度的检测方法，属于检测领域。
技术介绍
当前，中国已建的和在建的水库总量约为10万座，大部分的水库库底采用的是回填石渣或其他岩体，并在上层采用土工膜等材料进行防渗，此种施工工艺对底部堆石体的堆积密实度要求较高，一旦密实度不足，就容易发生不均匀沉降，导致上层防渗材料破坏失效，从而使库区丧失蓄水能力。传统的检测方法为物探检测，该方法采用对被测地段开孔，放置超声波发射和接收换能器，对被测地段进行检测。采用该方法对堆石体密实度检测具有准确性高的特点。但该方法由于需对被测地段进行钻孔，若钻孔数量少，无法系统评估一个地区的堆石密实度质量，若钻孔数过多，又容易对原始地形造成破坏。同时该方法还受限于钻孔设备的质量，一旦工作任务过多，容易造成时间成本过大。上述情况表明，采用传统的物探检测，虽然精度好，但在效率，易操作性上还有所欠缺，因此，一种简单高效，且满足精度要求的快速测试堆石体密实度的检测方法亟待产生。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种利用探地雷达检测堆石体密实度的检测方法，由于探地雷达检测具有无损，快速，检测深度大的特点，可高效，快速，且基本无损的对被测地段的堆石体密实度进行精度较高的检测。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术的一种利用探地雷达检测堆石体密实度的检测方法，包括以下步骤：(1)首先选择堆石体完全密实区进行试验探测，完全密实区为筑料颗粒级配合理、接触充分、堆石体内无缝隙或空腔、止水性良好的已知区域，以固定振幅的雷达电磁波进行多次扫描探测，求取平均振幅值作为雷达数据采集时的固定标准参数，对密实堆石体的雷达波振幅进行标定；同时根据被检测堆石体的厚度选择合理的采样时间和检测天线；(2)其次以步骤(1)中同样的数据采集参数(振幅、时窗和频率等)对被检测堆石体进行全面探测，数据采集时需要按照设计测线进行，控制检测剖面的平面绝对位置；(3)提取接收天线的数据，对数据进行处理，得到探地雷达检测图像剖面图；数据处理的一般流程：原始数据→原始数据编缉→水平均衡→零漂校正→反褶积或带通滤波→消除背景干扰信号→频率、振幅分析、偏移绕射处理→增益处理→标定剖面坐标桩号→编辑、打印输出探地雷达检测图像剖面图，在数据处理过程中，通过处理效果的比对，选择合适的数据处理步骤，以统一的处理参数和步骤对采集的原始数据进行处理，数据处理后的雷达显示剖面参数统一；(4)根据探地雷达检测图像剖面图，得出探地雷达的雷达反射波的振幅，对堆石体内各同一介质层进行雷达波振幅标定，以完全密实堆石体的雷达波的平均振幅值为基准，其余检测线雷达反射波振幅与基准振幅值作对比,比值为α，1)当α≤5000时，堆石体密实度良好；2)当5000≤α≤10690时，堆石体密实度适中；3)当α≥10690时，堆石体密实度差。作为优选，所述步骤(1)中探地雷达为32MHz低频组合天线。仪器参数设置如下：32MHz：采样点数1024samp/scan，采样数为16位，扫描速度4scan/s，水平扫描速度16scans/m，时窗800ns，垂向高通滤波器：10MHz，垂向低通滤波器：60MHz，发射率：12kHz，手动增益。本专利技术所针对的是大深度堆石体的密实性检测，其颗粒成分组成主要是不同粒径的石块和砂，颗粒间隙主要是充填水，堆石体厚度大(≥30m)，影响堆石体的介电性指标的是堆石体颗粒间隙填充水，填充水量较大，则堆石体密实性比较差，雷达反射波振幅较大；反之，填充水量较小，则堆石体密实性比较好，雷达反射波振幅较小。根据电磁波传播原理，随着探测深度的增加，探地雷达检测频率则越低，其探测分辨率相应的降低，雷达波在堆石体内传播的振幅大小，间接的反映了堆石体的密实性。本专利技术探测技术针对的对象主要是大型堆石体的密实性探测，与《应用探底雷达探测介质的密实度》有以下几点不同：⑴探测目标体不同，本专利技术只要是针对由不同粒径碎石组成的堆石体，与上述论文中提到的砂介质有很大的区别；⑵探测深度大，频率低，没有明显分层界面；⑶密实性的判别法不同，本专利技术是通过振幅比来判别密实性，判别准确率高。本专利技术优点是：雷达波标准振幅值的选取，是建立在现场对堆石体完全密实区检测的基础上，求取平均振幅值，代表性高，可靠性强，可直观的、定量的反映出大深度的堆石体的密实性。有益效果：本专利技术的利用探地雷达检测堆石体密实度的检测方法，利用探地雷达发射雷达波，通过接收装置接收，通过雷达波振幅的变化，得到待检测体的密实度，具有无损，快速，检测深度大的特点，采用该方法可高效，快速，且基本无损的对被测地段的堆石体密实度进行精度较高的检测。附图说明图1为本专利技术的原理示意图。图2为现有的测量示意图。具体实施方式以一工程检测事例介绍本专利技术检测方法的实施方式。江苏溧阳抽水蓄能电站位于江苏省溧阳市境内，电站装机容量1500MW(6×250MW)，为一等大(1)型工程，主要水工建筑物有主坝、2座副坝、进出水口、库岸及库底防渗体系等。大坝和库周均采用钢筋混凝土面板防渗，库底回填石渣后采用土工膜防渗。溧阳抽水蓄能电站上水库渗漏检查和填筑特性，需对进出水口塔基周边一定范围内的回填堆石体进行充填灌浆处理，通过本方法检测，快速选定出堆石体的欠密实和不密实区域，并对同一位置灌前和灌后的检测数据对比分析，为确保灌浆工程的施工质量提供技术支撑。本次采用了本专利技术方法，采用大深度低频雷达进行检测，圈定出堆石体的不密实区，再利用现有的超声波技术验证探地雷达技术是探测结果。如图1所示，在实地测试时，方法实施步骤如下：(1)首先选择堆石体完全密实区进试验探测，对密实堆石体的雷达波振幅进行标定，以固定振幅的雷达电磁波进行多次扫描探测，求取平均振幅值作为雷达数据采集时的固定标准参数(采集多组数据，得出一个固定标准参数)，同时根据被检测堆石体的厚度选择合理的采样时间和检测天线；(2)其次以同样的数据采集参数(振幅、时窗和频率等)对被检测堆石体进行全面探测，数据采集时需要按照设计测线进行，控制检测剖面的平面绝对位置；(3)数据处理的一般流程：原始数据→原始数据编缉→水平均衡→零漂校正→反褶积或带通滤波→消除背景干扰信号→频率、振幅分析、偏移绕射处理→增益处理→标定剖面坐标桩号→编辑、打印输出探地雷达检测图像剖面图。在数据处理过程中，通过处理效果的比对，选择合适的数据处理步骤，以统一的处理参数和步骤对采集的原始数据进行处理，数据处理后的雷达显示剖面参数统一；(4)根据探地雷达的检测结果，并结合推石体的设计资料，对堆石体内各同一介质层进行雷达波振幅标定，以完全密实堆石体的雷达波的平均振幅值为基准，其余检测线雷达反射波振幅与基准振幅值作对比，比值为α，1)当α≤5000时，堆石体密实度良好；2)当5000≤α≤10690时，堆石体密实度适中；3)当α≥10690时，堆石体密实度差。根据雷达电磁波在被检测堆石体的传播特征，分析雷达波高振幅比值的分布特征区，此分布区即为堆石体内密实不均匀范围，结合堆石体的材料特点和雷达波同相轴的变化特征，定量分析堆石体密实度的变化特征，并划定出推石体内不密实区的分布范围，得出待测坝体的密实度，下面利用超声波检测进行坝体的密实度的验证本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用探地雷达检测堆石体密实度的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)首先选择堆石体完全密实区进行试验探测，以固定振幅的雷达电磁波进行多次扫描探测，求取平均振幅值作为雷达数据采集时的固定标准参数，对密实堆石体的雷达波振幅进行标定；(2)其次以步骤(1)中同样的数据采集参数对被检测堆石体进行全面探测，数据采集时需要按照设计测线进行；(3)提取接收天线的数据，对数据进行处理，得到探地雷达检测图像剖面图；(4)根据探地雷达检测图像剖面图，得出探地雷达的雷达反射波的振幅，对堆石体内各同一介质层进行雷达波振幅标定，以完全密实堆石体的雷达波的平均振幅值为基准，其余检测线雷达反射波振幅与基准振幅值作对比,比值为α，1)当α≤5000时，堆石体密实度良好；2)当5000≤α≤10690时，堆石体密实度适中；3)当α≥10690时，堆石体密实度差。

【技术特征摘要】
1.一种利用探地雷达检测堆石体密实度的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)首先选择堆石体完全密实区进行试验探测，以固定振幅的雷达电磁波进行多次扫描探测，求取平均振幅值作为雷达数据采集时的固定标准参数，对密实堆石体的雷达波振幅进行标定；(2)其次以步骤(1)中同样的数据采集参数对被检测堆石体进行全面探测，数据采集时需要按照设计测线进行；(3)提取接收天线的数据，对数据进行处理，得到探地雷达检测图像剖面图；(4)根据探地雷达检测图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆俊，胡少伟，董茂干，范向前，陈徐东，明攀，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32