怒 ， ； 一 维普资讯 http://www.cqvip.com ＧＰＲ方法及其应用概述 尸 ／ ．／ 熊 寿 庆 （ 地 矿部物化探研究所 ） 摘 要 本文概括地阐述 了探地雷达 （ Ｇｒ ｏｕ ｎｄＦｅ ｎｅ ｔ ｒ ａ ｔ Ｊ ｎ８Ｒａ ｄａ ｒ－ＧＰＲ）方法的基本 原理 、测量 方法、仪器设备 、资料处理及 解释。彳ｒ 绍 了 ＧＰＲ方接 的特 点和新进 展 ，并 以 １ ０个 应用 实例 说明了 ＧＰＲ方法在空 中、地面 、井 中探测 时的应用效果及所 解决 的诸 多探测任 务 ，表 明了只要被探测 的 目标物是 掩埋 在诸 如冰 、水、盐 、岩石及土壤等类电有耗介质里 ．埋深不很 大 （ 几 百米 内），并 与周日介质存 在电 、磁 等物性 差异 ．ＧＰＲ方法就可 作为一种 经济而高散曲 探测技 术 ，为各种埋藏 目标物 的探 测提 供科 学 论 据 ＝ 关键词 ：ＧＰＲ 基本 原理 测量方法 仪器设备 应用 实例 ｉ 引言 １９９５年 《应 用 地球 物理 杂 志 》出版 了探地 雷达 （ ＧＰＲ）专辑 ，报 导 了 ＧＰＲ 的最 新进 展 介 绍 了 ＧＰＲ 的几 个技 术专 题 ：火星 ９６ＧＰＲ计 划 、雷达 系 统 、天 线 系统 、比例 模拟 研 究 、校 准方 法 以及 在岩土 工艺 ，环境 工 程 、浅层 地表 填 图和考 古探 测等方 面 的应 用 。著 名 的地球 物理学 家 Ｊ ｏｈｍ Ｃ．Ｃｏｏｋ博士 为专 辑写 了序 言“ ，他指 出 ＧＰＲ 是 一种 “年 轻 ”的物 探方 法 ， 仅有 ２５年 的历 史 ，但 事实 已经证 明 ，ＧＰＲ能 用来 解决 多种 多 样 的探测 问题 ，即 只要 被探 测 的 目标物是 掩埋 在诸 如冰 、水 、岩 石或 土壤等 类 电有 耗介 质 里并 与 周围 介质 间存 在 物性 差 异 ，ＧＰＲ方 法就 有 用武 之地 。已有 科研 成果 和野 外应 用实 倒表 明 ，ＧＰＲ 方法 已 日趋 兴盛 和 成熟 。专 辑 的编者 Ｔ．Ｈ．Ｏｗｅｎ指 出 ’：ＧＰＲ方 法 无论 是理论 基 础 、硬 件 设备 、使 用要领 、 数据处 理 ，还 是 资料 的解 释等 每 一项都 是技 术 、多学 科相 结合 与专 业 化 的挑 战 ， 已经证 实 ＧＰＲ 的应 用 与价值 具 有全 球意 义 ．如 今 ＧＰＲ 在浅 层 地球物 理 、岩土 工 艺 以及 环境 工 程探 测 等 方面 一系列 成功 的应 用 实例正 加速 着 它 的发 展 和技 术上 的进 一步 完 善 。 １９９６— １９９７年 的 《 应 用地 球物 理 杂志 》、 《地 球物 理 学 》、 《勘 探 地球 物 理 》、 《前 沿科 学 》等 刊物 继续 发表 了有 关 ＧＰＲ 方面 的 一些文 章 ，介绍 了应 用 ＧＰＲ 方法 所解 决 的多 种 多 样 的实 际勘测 问题 。其 内容 更加 丰富 多采 ，不 仅有 常规 的应 用 实倒 ，而 且有 “三 维 反演 ”的 进 一步研 究和 “四维 ”问题 的探 讨 ，有进 一步 反映航 空雷 达 、地 面雷 达 和 井中 雷达 与其 它 物探方 法相 结合 的应 用实 例 总的看 来 ＧＰＲ方 法 的特 点是 ： ①它是一种无损探测技术 ，不用开挖、钻切等 ，能保护被探测对象的完整性和探测系 统 的不受 损失 。 ② 它 可获 得高 分辨率 的连 续测 量剖 面 ，比常 规 的局部 采样 方 法获 得 的信 息更 丰 富 。 ③ＧＰＲ方法只需选择合适的天线 （ 接收和发射天线）频率 ，便能圈出埋深 ｎ·ｃ ｍ、ｎ· １Ｏｍ、ｎ·ｌＯＯｍ 的 目标物 。 ④ 可重 复进行 扫 描 ，能原 位检查 测量 结果 。 一 ６３ — 维普资讯 http://www.cqvip.com ⑤仪 器 设备 轻便 ，操 作容 易 ⑥资料处理可引用反射地震 中已成熟的一些方法 。 ２ 基 本 原理 和 测 量 方 法 在 许 多方 面 ，ＧＰＲ方 法是在 电磁 领域 里和 反 射地 震勘 探 相对 应 的一类 物 探方 法 ，数字 化 ＧＰＲ剖 面 与反射 地 震剖 面很相 似 。但 ＧＰＲ 使用 的是 电磁 能 量 ，而反 射地 震使 用 的是 声 波 能量 ，同时 ＧＰＲ的 能量反 射 系数很 大 （１５— ７０ ），电磁物 性 差 异可 达三 个 数量 级 ，而 地 震的反 射 系数一 般较 低 ，大 致为 百分 之几 。 ２．１ ＧＰＲ方法 的基 本 原理。 某一频 段 内的 电磁 波可 以穿透 岩 石和土 壤 内一 定的 深度 。 用于 雷达 的 电磁波 频 率一 般 在 ｌ Ｏ ｌＯ００ Ｈｚ。电磁波 在 岩石 中的传 播 主要受 以下因 素的 影响 ：介 电 常数 ，导 磁率 ，电导 率 以及 电磁波 的频 率 。其 能量 衰减 的余 切可 用下 式表 示 ： Ｑ一 ∽／ （Ｉ） 式 中 ＝２Ⅱｆ为角频率 ，￡一￡ 『 Ｅ 。，为 介质的 介 电常数 （ ￡。 一８．８５×１０ Ｆ／ｍ）， 为 介质 的 电导率 。Ｑ 是 一个 很重要 的 参数 ，它决 定 了 电磁波 可 以穿透 介 质 的探 度 。 同时它 也确 定 了什么介 质可 以使 用雷 达方 法 。对 Ｑ》 １的介质 ，电磁波 可 以在 其 中有效 地 传 播 ，自然 就 可 以使 用雷达 方法 进行 目标 探测 。倒如 ．Ｑ＝１０的介质 ，电磁 渡 可 以在 其中 传播很 长的距 离 。 如果 Ｑ《 １，电磁 波 将不 会在 其 中传播 。在 Ｑ》 １的均匀 介 质 中 ，电磁 波 的传播 速 度 Ｖ 和 衰 减 系数 ａ与介 质参 数 有 以下近似 关 系 ： 去 ㈤ 和 ｄＺｏ … ２ＳＱＲ —Ｔ ｅ ． ， Ｌ３） — 式 中 ｃ是 电磁 波在 自由空 间 中的 传播 速度 （ｍ／ｓ）。 ＝ 为介 质的 导磁 率 （ Ⅱ。 一４ × １０一Ｖｓ／Ａｍ） ￡：￡ｅ 。为介 电常数 （ ￡ 。＝８．８５×１ ０ Ｆ／ｍ， 为 电导率 ，ｚ。为 自由空 间的波 阻 抗 （ｚ。一 ３７７ｎ） 除 了几种 铁磁性 矿 物 外 ，如磁 铁矿等 ，其他介 质 的相对 磁 导率 都近 似 为 Ｉ。因此 这个 参 数通 常 为 １。对 大多 数的地 质环 境 ，水是 引起 介 电常数 差的 主要 因 素 。因此 ，介质 体 的介 电 常数 是介 质 湿度 的量度 。大 多数 矿物 的相对 介 电常 数 为 ５—７，而 水 的介 电常 数 为 ８０。由 方程 （２） 可知 ，电磁 渡 的速 度是水 含量 的 量度 。对于 饱和 介质 ，则是 孔隙度 的量度 。 由方 程 （３）可 知 ：电磁 波 的衰 减受 电导率 和介 电常数 的影 响 。水的 电导 率通 常 比其 他 矿物 高 ．但高 电导率 矿物 很 多 ，因此 ，衰减 系数 不能 直接 用 来量 度水的 含量 。 Ｓｅ ｎ（１ ９ ８１ ）等给出了在高频端岩石特性及孔隙流体与物性参数之闫的近似方程 。该方 程通常 叫作 Ｂｒ ｕｇｇｅｍａ ｎ Ｈａｎａｒ Ｓｅｎ （ ＢＨＳ）公 式 。Ｓｉ ｈｖｏｌ ａ（１９８９）曾用 实验 数据 验证 了 该公式 。该 方程 可以 表示 为 ： ＝ 式中 ｃ ㈤ 为孔 隙度 ：￡’一￡＋ ／ｕ － ￡ ｃ为复 介 电常数 ， 为介质 的 电导 率 ， ＝２ 为角频 度 ， 维普资讯 http://www.cqvip.com Ｅ ｒ为相 对介 电常 数 ，ｅ 。为真 空 中介 电常数 ， 为真 空复介 电常数 ，ｅ ：为 岩石 复介 电常数 ， 为 孔隙流 体 的复 介 电常数 ，Ｌ为退极 化 园子 （ 对 球状 颗粒 Ｌ一１／３）。 方程 （ ４）是 精 确 公式 。为 了研 究介 质 的物 性 参 数 与 介 质 成 分的 依 赖 关 系 ，必 须 对 （ ４）式 进 行 简 化 。对 电 磁 渡 频 率 １０－ １０００Ｈｚ，介 质 孔 隙 度 较 低 时 （＜ ２０ ），Ｓｉ ｈｖｏｈ （ １９８９） 给 出了 以下简 化公 式 ： ｅ ● ￡ 一 ￡二＋ 巾 （￡１ ：一 ）（ ）“。 （５） 为此 ，我 们开发 了基 于 ＲＡＭＡＣ测 量 系统 的层析 程 序并在 岩 石 地 区进行 了试 验 。该程 序考虑了几何扩散对衰减 的影响。由于波长很长 ，在非均匀介质 中由散射 损失的能量忽略 不计 。该 程 序在 Ｓｔ ｒ ｉ ｐａ计划 的前 期研 究项 目中又得到 了进 一 步试 验 验证 。发 现在 花 岗岩地 区利用 层析结 果 得到 的孔 隙度 和 实测结 果 有很好 的一 致性 。该 方法 在 瑞典 一 些 电厂大 坝上 的试验结果 已由Ａｎｄ ｅ ｒ ｓ ｓ ｏ ｎ（ １ ９ ９ １，１ ９ ９２ ）等给 出。从 Ａｎ ｄ ｅｒ ｓ ｓ ｏ ｎ的结果可以看出实测孔隙 度似 乎 和测 井数 据 吻合较 好 。而 层析 结果 只能 作 为实测 值 的 一级 近似 如何 使 方程 （ ｓ）得 到好 的应 用效 果还 需进 一 步研 究 。 电磁 波法 探测 目标 的 分辨率 取决 于 目标体 与 围岩 的 电磁物性 差 异 和 目标 体的 大小 。经 验表 明 目标体 的大 小至 少 为半个 波 长。如果 电磁 物性差 很大 ，即使 目标体 很 小也 可 以探测 到 ，比如 电线等 物 。但 当物性 差很 小 时 ， 目标体 至少 是 波长 的 １Ｏ倍 方 可探 测 到 。 ２．２ ＧＰＲ 的常 用 测量 方法 在空 中、地 面和 井 中都 能进 行 ＧＰＲ 测量 。 在火 星 ９６ ＧＰＲ 探测 计划 中 ，测量 火 星上 冻土层 和 下伏 层厚 度 ，就 是 在火 星大 气层 中放 飞气球 ，在气球 的导 绳 中装 有 ＧＰＲ 系统 ，它在 １ ０天 的飞行 期 间进行 测 量 ，从而 提供 了火 星上彼 此远 离 区域 的 电磁 波信 息 。 连 续和 离散 剖面 测量 在 ＧＰＲ勘测 中 已得到普 遍 应 用 ，可用 于 各种 介质 的测 量 ，其 穿透 深度从 几米 到几 百米 。 跨孔 ＧＰＲ测量与地面 ＧＰＲ测量相结合 ，能取得更好的测量结果 。 井 中 ＧＰＲ测 量是 一种非 破坏性 的方法 。天 线 通常 是放 在 塑料 套管 中以方便 井 中作 业 。 可在井 中和 井间 进行测 量 多态 ＧＰＲ 测量 系统 （ ＭＲＳ），早先 用 的是平 行单 态测量 （ ＰＭ ），后 来 用共 深 度点 测量 （ ＣＤＰ）．发展 到平 行混 合模 式测量 （ ＰＭＩ Ｘ）。 另外还 有层 析 ＧＰＲ 测 量 、地面综 合雷 达站 等 测量方 法 正在进 一步发 展 与完 善之 中 。 ３ 仪 器 设备 在一些发达 国家已研制开发 出一些 用于 ＧＰＲ测量的系统仪器设备 ， 而在一些发展中国 家前些 年是 以引进 使用这 些仪 器设 备 为 主。根 据 不同 的探测 任务 ，可选 用 ＧＰＲ测 量 系统 中 的不 同仪 器设备 ，例如 ： 在浅 层地 层划 分 中 ，野外 常使 用 ＧＰＲ 测量 系统 中 的一种 为 ｓＩ Ｒ一 ３型 的地球 物 理探 测 系统 ，它 的发射 和接 收天 线 的频 率都 是 ８０ＭＨｚ，并配 有 图形记 录 显示 等 成套设 备 。 在考 古勘 探 中 ，常使 用装 有 １２０ＭＨｚ、２００ＭＨｚ和 ４００ＭＨｚ天 线 的数字 轻便 ＧＰＲ测量 系统 ，采 用 偏 移距为 ６０ ｃｍ一６００ ｅｍ 的 共偏 移距 装置 ，它对 于 多次 覆 盏采 集数据 最 为经 济 有 一 ６Ｓ 一 维普资讯 http://www.cqvip.com 效。 在水库过水通道 中探测岩石和混凝土界面及 围岩破碎带时 ，常使用 ＧＳＳＩ公司生产的 ｓＩ Ｒ １０型 ＧＰＲ 测量 系 统 ，用两 个通 道 的 ５００ ＭＨｚ、１００ＭＨｚ天 线 ，除 ＧＰＲ 剖 面 由 脉冲 ＥＫＫＯＩ Ｖ ２５ＭＨｚ系统完 成外 ，其他 所有 附 图均 由 ｓＩ Ｒ一 ３ＧＰＲ 系统 完成 ，ｓＩ Ｒ一 ３配有 剖 面 记录仪 、天 线 等 ＋其 中心频 率有 ８０、１００、 ３００、５００和 ９００ＭＨｚ等 ，测量 时手 拖天 线 以 ０．５ｍ， ／ ， ｓ的速 度在 地 面上前进 以完成 剖 面测量 。 在 圈 定浸 出羽状 水 流 中 ， ＧＰＲ 测量 使 用一 套 脉冲 ＥＫＫＯＩ Ｖ 系统 ， 它 带 有 １００ＭＨｚ天线 对 ，其天线 间距 为 ０．４ｍ。 在 火星 ９６ＧＰＲ计 划 中是 将 ＧＰＲ仪 器集 中 于火星 ９６气 球 的地 表拖 曳 导绳 中 ， 其 导绳 是 长为 ６ｍ 的金属 箱体 ，能 容纳 ＧＰＲ系 统 、天 线 与数据 传 输子 系统 等 。导 绳通 过光 纤 与标 准 的 ＰＣ微 机连 接运 行 。具 有 ＧＰＲ割 面 实时 显示 功能 。 另外 还有井 中雷达 系统 ，多态 雷达 系统 、层析 测量雷 达 系 统等 。一般 讲 ，ＧＰＲ 系统 仪 器中 的天 线包括 发射天 线 和接 收天 线两 部分 ，这 些天 线 要么 是 电阻器 的组 合 ，要 么是 电阻 涂层 的喇 叭形偶 极 ，还有 带屏 蔽或 不带 屏蔽 的发 射一 接 收器 。 １９９５年 中 国引进 了瑞典 生 产的瑞 马探 地雷 达 （ ＲＡＭＡＣ／ＧＰＲ）在 北京 鹰 山嘴 进行 了现 场 演示 ，其 实 测剖 面共 ４条 ＋均 取得 了较 好 的探测 效 果 。ＲＡＭＡＣ／ＧＰＲ是 高速 、真 数字 式的高压窄脉冲雷达 ，分辨率高、探 测能力强 ，是目前世界上唯一能单人操作 的系统 ，天 线是 双极 阻抗 负载 型 ，接插组 合 式 ，对 地耦 合好 ，能 量集 中 向下 ＋可 配天线 有 ２５、５０、１００、 ２００、４００ＭＨｚ和 １ ＧＨｚ（ 带屏 蔽 ）共 六对 。ＲＡＭＡＣ／ ＧＰＲ 有 非常 好 的屏 蔽 ，其控 制单 元 与 天线可以靠得很近 。整个系统十分轻巧、携带方便 ＋并有很强的数据处理与成图软件 ，其 总重 量约 １ｌ ｋｇ。 ４ 资料处理及 解释 凡类 似于 地 震 反 射波 勘 探 中 已经 高 度发 展 了 的资 料处 理 方 法 和 成 图技 术 都 可 应 用 于 ＧＰＲ探 测的 资料 处理 中 。资料 处理 的步骤 一般 包括 ： “’ ①零 时漂 移 校正 ② 信号 饱和 校 正 ； ③ 幅值 增 益恢 复 ；①子 波形 成 ｝⑤ Ｆ—Ｋ滤 波 ；⑥ 变 频 （ 造 加 求和 ）；⑦ 带通 滤 波 ；⑧时 变 扫描 。 用 ＦＸ反 褶积 和基 于 ＫａｒｈｕｎｅｎＬｏｅｖｅ变 换的滤 波器 处理 ＧＰＲ数 据 ＋可 以衰减 不相 关 的 噪声成分 ，突 出与探 测 目标相关 的成 分 ，在考 古探 测 中用 此方 法 处理 数据 后 ，得 出了具 有考 古意 义 的信 息 在频率域内进行数字滤波 ，对实测剖面和波谱进行 数据分析处理 ，可消除水平低频干 扰和大 于 ７０ｎｓ的 多次波 ，用于 水库过 水通 道 ＧＰＲ探 测 的资料 解释 中 ，成功 地 圈定 了围 岩 破砗带 等０）。 时间域 交错 网格 有 限差分 模拟 ，可 用于 二维介 质 中 ＧＰＲ 数据 滤波 与 频率 有关 的 ＧＰＲ 数据有 限差分 模 拟 ，可 用求 解 Ｍａｘｗｅｌ ｌ方程 的 ２一Ｄ 有限差 分方 法 ，能够 模 拟通 常情 况下 与 频率 有关 的 电介质 的衰 减与扩 散 ，这 与粘 声波 情况 非常 相似 。 １９９７年 ｛ Ｇｅｏｐｈｙｓｉ ｃ ｓ》Ｖｏ．１ ６２，Ｎｏ．３中 ，Ｍｃｍｅｅ ｈａｎ等人 使用 ３一Ｄ ＧＰＲ测 量 来展 现 类似 于 美国 犹他 州 Ｆｅｒ ｒ ｏｎ砂 岩破 碎带储 积 层的 内部构 造 ，这 一重 要 步骤有 助 于改 善 流体流 动模拟的可靠性 ，适合于根据现代理论来定量确定储积层的几何形状和岩石的物理特性 。 ～ ６６ 维普资讯 http://www.cqvip.com Ｚｏｎｇ和 Ｍｃ ｍｅ ｃｈａ ｎ等 人模拟 了油储 、建筑 管 线 、不 同物 质和具 有不 同规 模 、形 状 与流 体 含量 的 ＧＰＲ 特性 ，并 与野 外提供 的数 据进行 了 比较 ＧＰＲ特性 标 志 的仔 细分 析 可 以提 供 比常规情 况 更为 有 用的信 息 通过 类似 于 地震 横波 震源 的 电及磁 源 的简单 组合 可得 到 ＧＰＲ正 演模 拟 中的辐射 图型 ， 这 种 图型 可用作 ＧＰＲ模 拟算 法 的检验 工具 。ＳＥＧ ６６ｔ ｈ长摘 要 中有文 章介 绍 了 ＧＰＲ 数据 的 四维显像 和分 析 ， 用于 测定 流体流 动 类似 于 石油工 业 中所研 制 的 四维 技 术应 用于 四维 ＧＰＲ 的博 登 数据 集 ，以制 造 出随 时间 与空 间变化 的流体 流动 电影 ５ 应 用 实例 ＧＰＲ 是 一种 无损探 测技 术 ，具有 透视 固状体 内部 及周 围物 体性 状 的能 力 在 地质 调 查 、 矿 床勘探 、水 文地质 调查 、工 程勘 测 、构 造地质 填 图 、环 境监 测及 考 古和地 下水 污 染探 测 等方 面都 能提 供探测 目标 物 的连 续 ＧＰＲ剖 面及 相关信 息。 ① ＧＰＲ在 浅 层地 层划 分 中 的应用 。。对 位于 俄 亥俄 西锡 卡 莫 尔农 场 的冰 川高 地土 壤 、 菲利普 采石 场 的冰碛 砂和 冰川砾 石 、Ｌｏｃｋｉ ｎｇｔ ｏｎ大 坝 的胶 结 和非 胶结 碳 酸盐 沉积 物等利 用 ＧＰＲ 方法进 行 了划分 ，取 得 了各种 地层 的相关 标 志 ，对 这些 浅 层地 层进 行 了有效 的 圈定 。 ②ＧＰＲ 在监 测水库 通道 中破 碎带 等漏 水 因素 的应用 。对 位于 意大 利东 北 部的 一个水 电 站 ，国家 要 求对通道 周围 的围岩 地质 结构 、洞穴 及对 水 的流 通环节 有影 响 的破 碎 带 ，岩 石 和混 凝土 界 面 中空 穴 等进行 探测 。通道 所穿 过 的地 层是 一套 属 于阿 尔卑 斯序 列 的经过 强 烈 构造形 变 的蒸发 岩 用 ｓＩ Ｒ一 １Ｏ型雷 达系统 作 了长 ７０００多米 的 ＧＰＲ 剖 面测 量 ，从 而查 清 了在 混凝 土和 围岩 界 面中接 触物 的缺 失和剥 离部位 ，地 质结 构单 元 ，开 放 的破碎 带 、空 洞 和不整合接触、 蜂窝式或蚀变和一些旧的人工埋置物等一系列对水流通环节有影响的因素， ＧＰＲ 剖面 图揭 示 了被探 测 目标的位 置 ，类型及 充填 物 。 ⑧ＧＰＲ 在考 古 中的应 用 。在 意大 利 东北阿 奎莱亚 考古 场地 利 用 ＧＰＲ 进行 勘 探 ，确 定 了 有考 古 意义 的埋 藏废墟 深 度范 围在 １２０ｃ ｍ一３５ ０ｃ ｍ 之 间 ，圈定 的该 废墟 的大 小和 形 状 与 罗 马 时期古 建筑 物废 墟 的假说 相符 台 。在 西澳大 利亚 罗特尼 斯 岛上也 清 楚地 圈定 了 １９世纪 被 囚禁 的土族 人 死亡 埋葬 的遗 址 。 ④ 用 ＧＰＲ 查 明地 下室位 置 。 在 美 国东部 许多 城市 自殖 民时 期开 始街 面 和街梯 就作 了大 规模 的改 建 ，在老 建筑 群 的许 多地 下室 被埋在 立交 桥 、街道 、 人行 路等 的下 面 。为 了 当今 的城市 改 建 ，需要查 清这 些地 下 室的位 置 、形状及 埋深 利用 ＧＰＲ 方法在 该 区作连 续 剖面 测量 ，查清 了一些 地 下 室的有关 情 况 。 ⑤ ＧＰＲ 用于 地 下管 线的探 测 。在城 市建筑 的下 面地 下管 线多 种多 样 （ 如 自来水 管 、下 水道 、 电线 、 电话 线 、输气管 、输 油管 ）。利 用 ＧＰＲ方法 探 测它 们 的位置 、埋 深是 十分 有 效的 ＠ＧＰＲ 用于探 测液 态 污染 。在美 国 中西 部一个 潜 水面 之上 有石 油制 品 污染 的场地 所进 行 的试验 表 明 ，ＧＰＲ 方法 可作 为 圈定渗 流带 中碳氢 化台 物的 一种 有效 方法 。在俄 亥俄 州立 大学 一个砂 坑 上 ，ＧＰＲ 的探测 结果 也证 明 了在 装有 柴 油的容 器 之上 和 由柴 油侵 透 的砂 质物 质之 上有关 清 晰的 ＧＰＲ 异常 在 印第 安纳 州北部 一个 油气 溢 出地段 ，在 同一 剖 面上进 行重 复观测 ，还 可评 价 因污染 物随 时间 迁移而 引起 的地 下介 质性 质 的变 化 ⑦ＧＰＲ 用于 北京 鹰 山嘴公 园地下 隧道 的探 测 。北 京鹰 山嘴公 园场 地 的地 质条 件为 薄层 一 ６７ — 维普资讯 http://www.cqvip.com 破碎泥 质石 灰岩 ，倾角约 ３５。 － ４０。，覆 盖层 约 ２ ｍ，其上有 一条 沥青 路 面通 过 ，路 面下 方 为 一 铁 路 隧道 ，即永 定河 隧道 。１９９５年 ９月 北京 ＤＭＯ 公 司 的杨依 纪 等物 探工 作者 ，用瑞 典 生 产的瑞 马探 地雷 达 （ ＲＡＭＡＣ／ＧＰＲ）在该场 地进行 了现 场测 试 ，得 出 的 ＧＰＲ 图像 ，异常 清楚 的反 映 了隧道 的位 置 。 ⑧ＧＰＲ在 地质 调查 中的应 用 。已有大 量实例 表 明 ，ＧＰＲ 对地 质填 图 、圈定 花 岗岩 、片 麻 岩 、砂 岩 、确 定 断层 ，裂 隙 等是很 有用 的 。其探 测深 度可 超过 ６０ｍ。但 在 ３００—４００ｍ 以 下有 含盐 水 层时 ，电阻率 下 降 ，ＧＰＲ 的探 测能 力减小 。ＧＰＲ 的探测 深 度 与理论 数值 计算 的 趋肤深 度吻 合 。在水 文地 质 和浅层 地质 结构 、地 下水 污染 、地 下洞 穴 等研究 中 ，ＧＰＲ是 一 种 有效 的地 球物理 方法 。 （ ￣ＧＰＲ在 公路 建设 中的应 用。 。ＧＰＲ是 利用 高 频 电磁渡 在地 下 介质 中传 播规 律进 行 勘测和 检测 的一 项现 代高 新 技术 ，可 用于 公路 建设 的全 过程 ，即在 公路 建设 的勘查 设计 、工 程施工 、完工验 收和 试运 行及 保养 维护 等 四个 阶段 。利 用不 同频率 的天 线 ，其 探测 深度在 ０—５０ｍ 之 间 。ＧＰＲ方 法在 西安一 宝鸡 高速 公路 的路 基地 层 、潜水 面 、地下管 线 、地 面沥 青 混凝 土的 压实 程度 等的探 测 中均取 得 了理 想的效 果 ，表 明了该 方 法 的分 辨率 ，工 作 效率 ，成 果的 直观性 ，仪 器 的轻便 程 度等均 大大 优 于其 他常用 的探 测方 法 。 Ｌ３一Ｄ和 ４一ＤＧＰＲ数据 的应 用“”。在美 国犹 他 州用 ３一ＤＧＰＲ测 量数 据 揭示 了类 似 于破 碎储层 及 定量 懈释 几何形 状 和岩性 的参数 ， 比常 规 的剖面 测量 可获 得更 多 的信 息 。用 ４一Ｄ ＧＰＲ数 据 已制 造出 随时 间与空 间变 化的流 体 流动 电影 ，在懈 决 地 球科学 中最 复杂 的 问题 之一 ，即 为确 定流体 在 不均 匀 的地 下介 质 中的流 动状 态提 供 了直观 而 明显 的标 志 。 ６ 结 语 参 阅近 几 年 一些有 关 《地球 物理 勘探 》杂志可 见 ，ＧＰＲ 方法是 一种 “年轻 ”的 物探方 法 ，相 对 于重 力 、磁 法 、 电法、地 震等 物探方 法而 言起 步较 晚 ，但 它 已 日趋 兴 盛成 熟 。大 量探测 实例 已经 证 明 ＧＰＲ方 法能够 用来 懈决 多种 多样 的探 测 问题 ： 在浅 部地 质 、工程地 质 、 环境地 质 、水 利工 程、 军工 、城建 、公 路 、隧道 、考古 、地 下管 线 、地 下水 污 染 、航空测 量 、矿 井中 危险 因素 的探测 等都 已取得 一些 成 功的经 验和 效果 。 ＧＰＲ 方法 具 有无 损探 测 、就 地检 查 、设 备轻 便 、操作 容 易 、分辨 率高 等优 点 ，值 得 拓宽 应 用 。但是 ，ＧＰＲ 方法 也存在 探测深 度较 浅 的不 足 ，还有 待进 一 步研 究 。 主 要 参 考 文 献 ［１］ Ｊ ｏｈｎＣ．ｃｏｏｋ，Ｐｈ．Ｄ． （ ｒｅｔ．），ｐｒ ｅｆａ ｃｅ，￣ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌ ｉ ｅｄＧｅｏｐｈｙｓｉ ｃｓ）Ｖｏ１ ．３３．Ｎｏ １— ３． １９９５． ［２３ Ｔ．Ｅ．Ｏｗｅｎ， Ｅｄｉ ｔ ｏｒ’ ｓｐａｇｅ，ＣＪ ｏｕｒ ｎａｌｏｆＡｐｐｌ ｉ ｅｄＧｅｏｐｈｙｓｉ ｃｓ》Ｖｏ１ ．３３．Ｎｏ．１— ３， １９９５ Ｃ３３Ｓ． Ｃａｒ ｌ ｓｔ ｅｎＳ． Ｊｏｈａｎｓｓｏｎ Ａ．ｗｏｒｍａｎ．Ｒａｄａｒｔ ｅｃｈｎｉ ｑｕｅｓｆ ｏｒｉ ｎｄｉ ｃａｔ ｉ ｎｇｉ ｎｔ ｅｒｎａｌｅｒ ｏｓｉ ｏｎｉ ｎｅｍｂａｎｋｍ ｅ ｎｔ ｄａｍｓ．￣Ｊｏｕｒｎａ ｌｏｆＡｐｐｌ ｉ ｅｄ Ｇｅｏｐｈｙｓｉ ｃｓ Ｖｏ１ ．３ ３．Ｎｏ．１— ３． １９９５． ［４］ Ｙ－Ｂａｒ ｈｌ ｎＦ·Ｎｌ ｅｏｌ ｌ ｌ ｎ Ｗ ·ｋｏｆ ｍａｎ ｅｔａ１．Ｍ ａ ｒｓ９６ＧＰＲ ｐｒ ｏｇｒ ａｍ ． ＣＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌ ｉ ｅｄ Ｇｅｏｐｈｙｓｉ ｃｓ Ｖ ０】 ．３３， Ｎｏ．１— ３， ｌ９９５． ［ ５ ３杨依纪等 ，北京鹰 山嘴公园瑞 马地 质雷 达现 场演 示 ，《物探化探译丛 》Ｎｏ ２，ｉ ９９ ６ ． ６］Ｖｅｒ ｎｏｎＣ·ｗｉ ｌ ｓｏｎｅｔａｌ·Ｌｏｃａｔ ｉｏｎ ｏｆｂｕｒｉ ａｌｓｉ ｔ ｅｓｕｓｉ ｎｇｇｒｏｕｎｄ－ ｐｅｎｅｔ ｒａｔ ｉｎｇ ｒ ａｄａｒｓｕｒｖｅｙｓｏｎＲｏｔ ｍ ｅｓｔ Ｉ ｓｌ ａｎｄ，ｗｅｓｔ ｅｒ Ｄ Ａｕｓｔ ｒａｌ ｉ ａ，ＳＥＧ ６４ｔｂ论 文 长 摘 要 ，Ｐ，５６３— ５６５，１９９４ ［７ Ｐｉ ｃｃｏｌ ｏＭ ｚ ａｎｅｌ ｌ ｉ ·Ａ ·Ｇ·Ｐ Ｒ ｓｕｒｖｅｙｓｉ ｎｓｉ ｄｅ ａｎｈｙｄｒｏｅｌ ｅｃｔｒ ｉ ｃｗａｔ ｅｒ－ ｓｕｐｐｌ ｙｔ ｕｎｎｅ］ｔｏｉ ｎｖｅｓｔ ｉ ｇａｔ ｅｔ ｈｅ 一 ６８ — 维普资讯 http://www.cqvip.com ｒ ｏｃ ｋｃ ｏｎｃ ｒ ｅ ｔ ｅｉ ｎｔ ｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｅａ ｎｄｔ ｈｅｆ ｒａ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ｓａ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎｇｔ ｈｅｈｏ ｓ ｔｒ ｏ ｃ ｋｓ，第五届地 质雷 达国际会议资料 ［８］ Ｍ ．ｐｉ ｐａｎ Ｉ．Ｆｉ ｎｅｔ ｔ ｉＦ．Ｆｅｒｉ ｇｏｅｔａｔ， Ｍ ｕｌ ｔｉ ｆ ｏｌ ｄ ＧＰＲ ｔ ｅｃｈｎｉ ｑｕｅｓｆｏｒｔ ｈｅｅｘｐｌ ｏｒａｔ ｉ ｏｎ ｏｆａｒ ｃｈａｅｏｌ ｇｉ ｃａｌ ｓｉ ｔ ｅｓ，ＳＥＧ ６６ｔ ｈ 论 文 长 摘 要 ，Ｐ ７０４—７９６，１９９６． ［９ Ｄａｖｉ ｆＦ．Ｄｏｍｉ ｎｉ ｃｅｒａｌ，Ｄｅ［ ｉ ｎｅ ａｆ ｉｏｎｏｆｓｈａｌ ｌ ｏｗ ｓｔ ｒａｔ ｉ ｇｒａｐｈｙｕｓｉ ｎｇｇｒｏｕｎｄｐｅ ｎｅｔ ｒ ａｔ ｉ ｎｇｒａｄａｒｔ￣Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＡｐｐｌ ｉ ｅ ｄ Ｇｅ ｏｐｈｙｓｉ ｃｓ》Ｖｏ１ ．３３， Ｎｏ－１— ３， １９９５ Ｃ １ ０３牛 一 雄 ．范守成等 ，地质雷达在公路建设中的应用 ，Ｖｏｌ２（ ３ ，Ｎｏ ２ｔ １ ９９ ６－ ：１ １３ Ｒｏｅｌ ｏｆＶｅｒｓｔ ｅ ｅｇ，ＲｏｇｅｒＡｎｄｅｒｓｏｎ ｅｔａｌ，Ｆｏｕｒ ｄｉ ｍｅｎｔｉ ｏｎａ［ｖｉ ｓｕａｌ ｉ ｚａｔ ｉ ｏｎ ａｎｄ ａｎａｌ ｙｓｉ ｓ ｏｆＧＰＲ ｄａｔ ａ ｆ ０ｒ ｌ ｕｉ ｄｆ ｌ ｏｗ ｅｓｔ ｉｍａｔ ｉｏｎ，ＳＥＧ ６６ｔ ｈ论 文 长 摘 要 ，Ｐ．８１３— ８ｌ６， １９９６． （ 上接 第 ６２页） ６ 结论 把 电阻率 法和 甚低 频法相 结 合成功 地 圈出 了地 下油库 漏油 产生 的 污染 羽流 。物探 勘 测 和合 理布 钻测 出的 烃污 染结果 十分 吻合 。物探 数据 有效 地拓 宽 了钻 孔数 据 的水 平范 围 。所 用两种物 探方 法以 高 电阻率值 圈 出 了污 染 羽流 ，尽 管 与未 受污 染 的地 下水相 比 ，污染 水 的 ＴＤＳ浓 度较 高 。土壤 （ 渗 流带 ）中的烃 类 以及水 面上 漂浮 的烃 类 的 电阻率 可能 是这 一测 区 的主要 因素 。滤 渡后 的 ＶＬＦ数据 的解 释与 ＥＲ数据 的解 释 有 良好 的相关 关 系 。通过较 大 范 围 ＶＬＦ工作 成功 地 圈出 了更宽 的低导 电率 带 。在烃 污染 地 区 ，应用这 些 物 探方 法可 望有 助 于 判定 污染源 、合 理布 设监测 井 以及监 测净 化处 理情 况 。 （致谢及 参考 文 献 １６则从 略） 译 自 ￣Ｇｅｏｐｈｙｓｉ ｃ ｓ》Ｖｏ１ ．６２，Ｎｏ．１，Ｐ．８Ｏ一 ８６，１９９７ ６９
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