基于探地雷达的土地整治工程质量检测研究

程检测中的可行性进行验证分析：通过工程检验，可知探地雷达在土地整治工程检测中具有稳定性好、误差合理、精度高等特点

[Abstract] In this paper, SIR-30E ground penetrating radar (GPR) was used to verify and analyze the feasibility ofGPR in the detection ofland

remediation projects from the perspectives of soil layer thickness and compaction degree, against the background of a land remediation project in a certain region ofGuangdong province, China. Through the engineering inspection, it is known that the GPR has the characteristics of good stability, reasonable error and high precision.【关键词】探地雷达；土地整洽工程；无损探测[Keywords ] ground penetrating radar; land improvement works; nondestructive detection【中图分类号)TN959.3；F301.2

【文献标志码】A

【文章编号]1007-9467 (2019) 05-0255-02[D01]10.13616/j.cnki.gcjsysj.2019.05.3161引言征整个土地整治工程的质量，出现质量不均匀,有些区域不符 合要求的问题。土地整治工程是指对一片区域的土地进行专项规划，主

2)钻孔法最直观,但其耗时较长，需要人工成本比较高，

要涉及到土地整理、复垦及开发工作。当前，我国常用的土地

且安全性也难以保障。而且，这种检测方式还会在土地上留下

整治工程质量检测方式有灌沙、打孔等,其采用的无损设备主

深孔，会破坏工程的完整性。要是超声波、回弹仪等叫这些检测方式和检测设备往往由于

因此，如何快速、准确地进行土地整治工程的质量检测，

各种因素导致工程检测程序繁琐，需结合设计在一片区域内

一直是一个研究热点与难点。选择多个点,进行取样分析,从而得到设计的覆盖物厚度、深 度、压实度等数据。虽然此类方法操作起来较为直观,可以直 2探地雷达的工作原理及优越性接看到或观察到所测数据，但其也具有较高的局限性。主要体 2.1探地雷达的工作原理现在以下2点：探地雷达(SIR-30E)其工作原理在于发射高频的脉冲波， 1)因为采用的是随机选点进行检测，而受限于检测时间，

通过接受波的返回信号，并对其进行分析,从而判别土地下面

不会选择太多处,这就导致随机性太高,很难通过选点全面表 目标体的情况,并将其通过波形图像来表征出来。由于高频波 【作者简介】廖秀平(1988~)，女，广东广州人,工程师，从事路桥工 在土壤中传播时,其波形会受到和路径会受到介质变化等的

程检测研究。影响,而且灵敏度、传递时间都比较快,因此，通过这种检测方

255工程建设与设计Construction.& Design ForProject式,可以快速判断目标体的坐标、几何结构等特性，地质雷达 工作原理示意如图1所示。耕地,分散或闲置的土地将转变为耕地,土壤填土厚度设计为

62cm,确保耕层厚度大于31cm。工程区的性质属于土地开发

整治，地面穿透雷达用于整个整治工程中的土壤覆盖层厚度 的无损检测。3.2探地雷达质量检测目的利用探地雷达探测土地整治工程区土方覆盖工程的厚度

结构，并对土地整治工程中的土壤厚度及其空间变化进行检 测叫通过雷达进行电磁波速度校准，反射层提取和检测过程

中的数据处理，最后得到工程区的土壤厚度和均匀度等关键

图1地质雷达工作原理示意图对于目标体异常区域，在雷达图上是通过反射系数的变信息。3. 3质量检测方法在检测过程中采用的是剖面法。这种方法有助于测量覆

换反映出来的,不同交界面间的反射系数尺2为：r _l2_x^r+v^(1)盖土壤的实际厚度,有助于校准电磁波传播速度。因为覆盖层

的厚度小于lm,考虑到探测的深度和精度，使用劳累SIR-

式中,6 ®分别为交界面之间不同介质的介电常数30E探地雷达进行检测，并根据波的返回公式来计算探测时

间窗口。结合工程实际，将采集时间窗口设置为50nso为满足

2. 2探地雷达优越性探地雷达与超声波、回弹仪等测试仪器相比，在结构层厚

探测深度要求，采用400MHz雷达天线用于土壤厚度的数据 收集。度检测方面具有较大的优势。对于路基和路面结构厚度，可以

连续测试而不损坏,平均检测时间最高达40km/h :此外,探地 雷达还可使用不同天线来检测各种土地整治工程.其探测深

4雷达探测结果处理与分析结合探测雷达获得的数据信息,对其进行校对、零点及增

度可达2.0m且探地雷达在道路工程、隧道工程等领域已有较 成熟的应用.因此,探地雷达在土地整治工程检测中能充分发

益等处理，可得到显像清晰的波形图,在覆盖层上进行层位跟

挥其稳定性好、误差合理及精度高的优点、。但是在以下几种情 况下，探地雷达也存在一定程度的检测偏差:（1 ）地质雷达波 群提取中的仪器采集误差和数据组处理误差;（2）因待检测各 结构层中的电磁波速度变化引起的系统误差和校准不充分；

踪，形成截面图叫从截面图中，地下土壤层从顶部到底部区分

土壤层与原始基层。结合雷达数据结果，第1个测试点的雷达 截面图显示覆盖层厚度约为61.25cm,相当于有效土层低于要

求的62cm,第2个测试点的雷达截面图显示覆土厚度总体在

（3）雷达探测地点与钻芯标定地点之间的误差不能完全一致而 造成的检测偏差。针对路基路面缺陷、路面裂缝等土地整治的检测项目，可 以说探地雷达也有相当大的优势。根据探地雷达连续检测、快 速检测的特点完全可以在大范围的检测中及时发现结构隐

63.37cm.达到有效土层不低于62cm的要求。此外,个别区域

的厚度起伏较为明显,出现压实不足与均匀度不够的情况，未

达到土地平整的要求o结合雷达数据截面图,计算完成覆土的 厚度分析工作，如表1所示。表1实例中覆土厚度检测的准确性结果患,然后可以针对发现的问题进行不同处理。测点位置12电磁波速度/(cm/ns)10.2.9.639.249.369」2设计土厚/cm62实测土厚/cm61.2563.3761.2962.3862.1362.9262.22绝对误差/cm-0.751.37-0.710.380.130.920.22相对误差/%1.212.211.150.610.211.480.363探地雷达在土地整治工程检测中的工程应用3.1 土地整治工程工程实例本文以我国广东省某地区土地整治工程为背景，结合当

3456626262626262地气候环境，为满足整治后的种植和排水要求，工程范围里 平均9.5910.23hn?的其他草地将进行开发和改组，其他草地将转变为

256（下转第261页）_ _智能与借息出

Inlelligentilize and lnformatizalion4结语与传统方法相比较，在隧道内采用三维激光扫描仪进行

波法的联合应用研究[J].铁道建筑,2018,58(12):6-11.【4】邓涛,杨林德，雷刚，等.超声回弹综合法在隧道衬砌强度检测中的应

用[J].地下空间与工程学报,2005(5):746-750.净空、衬砌裂缝及渗漏水等检测具有以下优势：(1)三维激光 扫描仪操作简便，能以3min/站的速度进行快速检测，可在lh 的“天窗'时间内检测400m铁路隧道;(2)采集数据为mm级

[5】龚伦，仇,王立丿11,等.运营铁路隧道衬砌背后较大空洞的精确检

测技术[J].隧道建设,2016,36(⑵:1507-1511.[6】袁凤祥.三维激光扫描技术在隧道工程检测中的应用[D].成都:成都

三维点数据，经专用软件处理后获得的云图结果形象直观，并

理工大学,2016.[7 ]李静，李长青,邓洪亮.三维激光扫描技术在隧道衬砌施工质量管理

可沿隧道纵向以厘米级间距随意截取隧道横断面,实现检测 范围内隧道净空的全域考察;(3)通过对生成的隧道照片及展

中的应用研究[J].施工技术2017,46(14):134-136.[8】李倩文，陶利，苑香刚，等.三维激光扫描技术在越江隧道大修工程中

示图进行细部识别,可快速、准确获得隧道衬砌裂缝和渗漏水

分布等隧道表观病害;(4)检测原始数据为具有X、y、Z相对 坐标的三维点数据,有助于运营铁路隧道“档案”数字化，以促

的应用卩].隧道与轨道交通,2018⑶:34-37.[9】程云建，仇，雷劲.基于三维点云的隧道全局中线提取方法及应

进既有铁路隧道运维信息化管理的实现。dl?【参考文献】用[J].湖南大学学报(自然科学版).2017,44(9):146-150.【1】赵勇,田四明.截至2017年底中国铁路隧道情况统计[JJ.隧道建设

(中英文),2018,38(3):506-50&【2】申志军，李树忱,吴家治，等.运营隧道缺陷与病害整治技术[M].北京:

人民交通出版社,2016.[3】姜勇,吴佳晔，冯源.铁路隧道衬砌缺陷检测中地质雷达法和冲击回【收稿日期12019-01-20Ct接第256页)根据厚度测试结果的计算和数据处理，从表1可以看出，

同时,鉴于土壤组成成分复杂、均匀性差，电磁波在土壤 中衰减块、电磁波干扰因素多。因此，覆土工程区的厚度分析

探地雷达在工程区土地平整工程厚度检测中的绝对误差较 小，相对误差是3.51%,平均值是62.22cm,标准偏差是1.91, 变异系数是9.49%0可以得出，使用共同中心点法校准电磁波 速度来检测土壤厚度的误差相对较小，精度相对较高。这表 明，除了在某些情况下由压实引起的不均匀分布外，项目区土

存在一定误差，在后续使用雷达进行土地整治工程质量检测

时，需要注意数据处理的改进与优化,提高检测精度,确保土

地整治工程的质量。JI?【参考文献】【1】宋文文，李新举.探地雷达在土地整治道路工程验收中的应用研究

壤的厚度已达到验收标准。[JJ.山东国土资源.,2018,34(3):50-55.[2侏传磊，李磊，苗强.工程质量检测中探地雷达无损检测技术的应用5结语总之，随着对土地整治工程质量的关注以及雷达检测技 术的快速发展和成熟应用的情况下，探地雷达将在土地整治

[JL 中国水运,2017,38(11):71.【3】赵德明，蒋龙松.基于探地雷达的沥青路面压实质量快速检测应用

探讨[J].黑龙江交通科技,2015(7):20-21.工程检测中的应用也逐渐增多。本文釆用探地雷达技术检测 土地整治工程中土体的厚度,并对雷达图像进行分层,并通过

跟踪和数据处理得到覆盖层的厚度值,与设计值相比,发现覆 土工程区厚度平均值均达到设计要求，个别覆盖层的厚度波 动较大，其中一些覆土厚度比设计要求低，呈现覆土厚度均匀 性不足的特点，这表明覆土土壤部分区域存在欠压实现象。【收稿日期】2019-03-20261