摘要：全國城市道路塌陷事故頻出對城市居民的生命財產安全構成了巨大的威脅和影響。因此，有必要發展一種快速、方便、準確、經濟的方法來檢測和評價城市道路下方土體情況，及時排除城市道路塌陷的隱患危害，保障基礎設施的良好運行，更好地為社會提供安全保障服務。目前，地質雷達探測技術是最合適的技術方法，特別在人口密集的大中型城市，利用探地雷達進行城市道路塌陷災害的探測和評估的方法已經被頻繁使用，但仍然需要不斷創新、改進和完善，相信未來地質雷達探測技術將在城市道路安全隱患排查中發揮更大的作用。

　　關鍵詞：探地雷達;城市道路;地下空洞塌陷;創新

　　1城市道路地下空洞塌陷問題及影響因素

　　城市道路坍塌的原因是多種多樣的，但近年來，隨著城市的飛速發展和周邊環境的不斷擴張，目前城市道路坍塌事故發生頻率越來越高，已經具有一定的普遍性。從理論上講，城市路面塌陷的原因可以歸納為以下幾個方面。(1)自然地質環境因素。主要原因是城市道路塌陷引起的自然地質條件，如巖溶塌陷引起的巖石或地下水變化或道路塌陷引起的地質活動;(2)人類的活動所導致的路面坍塌。例如，人類過度開采地下水會導致路面塌陷;開采后遺留在礦區的采空區容易導致路面塌陷。(3)和人類的活動有關系。也就是說，城市道路建設項目的實施，如地鐵、地下設施和城市建設項目的實施，導致原有的地下室層被破壞，城市道路表面坍塌。(4)城市地下各種管道的運行不正常。例如，城市地下液體輸送管道破裂也會導致路面塌陷。比如，城市地下水管破裂，會造成路基土被水沖刷和腐蝕，久而久之，它又會回流，造成土壤顆粒被自來水沖走，最終導致道路坍塌。

　　探測技術論文投稿刊物：《科技創新與應用》雜志2011年哈爾濱市創刊發行，征稿刊發具有一定學術和應用價值的學術文獻和反映各學科、各領域的新成果、新工藝、新產品等方面的論述文章。

　　2探地雷達測試原理

　　通孔穿透雷達(GPR)可以將特定波長的高頻電磁波傳輸到地面，使其通過均勻的地層介質，實現穩定的傳播。高頻電磁波不能直接穿過，會產生反射和透射。通過對軟件和硬件的分析，可以對不同的波形進行分析和處理，確定路面結構層的厚度、地下隱藏物的位置和幾何尺寸、新的市政道路的質量控制和檢測。高速、高精度、無結構損傷的聲穿透雷達在公路建設和維修中得到了廣泛的應用。

　　3探地雷達目標識別技術發展現狀

　　通過研究和分析，發現大多數目標識別方法都是針對常規目標(如地雷和管道)進行設計和實現的。相對而言，關于城市道路地下空洞的檢測與識別的文獻較少。許多研究方法對地雷目標的檢測和分類都有很好的效果。然而，在地下隧道目標的探測和識別中的應用并不一定是有效的。從理論上講，地下洞室的探測率和識別率低有兩個原因。

　　3.1實驗數據的積累較為困難，大量實驗的開展難以進行

　　根據研究，產生道路下方土體病害的原因非常復雜，構成坍塌威脅的空洞直徑大小不均，通過無損檢測的方法對實際路面的影響程度很難判斷，需要大量的數據、經驗積累。在實驗中制作這樣的空靶既費時又費力，而且設定的靶一般形狀規則，不具有普遍性和代表性。在目標識別實驗中，為了得到可靠的識別結果，需要研究人員對大量的樣本數據進行分析和處理。

　　3.2特征提取方法有待研究

　　空洞目標信號特征描述中最重要且不可克服的難點是，地下空洞的形成復雜且形式多樣，不能用一個或多個特征來描述空洞目標的目標反射特征。不同的空心物體可能有不同的形狀，其中的介質也可能不同，因為它可能充滿空氣，也可能一半是空氣，一半是水。因此，即使相同的特征在不同的中空物體之間是不同的，也難以獲得特征的一般描述。

　　4工作方法技術

　　4.1探測方法

　　探地雷達(GPR)以寬帶短脈沖的形式通過發射天線將高頻電磁波發射到地面，然后通過具有不同電特性的地下層返回地面。根據回波振幅、波形和頻率的運動學和動力學特性，推導出地下目標的結構和物理特性。目前，常用的GPR測量方法包括反射剖面法，一般中心法和廣角法。電磁波在檢測介質中的傳播速度是使用公共中心法和廣角法來計算的。GPR的發射天線和接收天線沿測量線同步移動，并保持一定距離以收集數據。

　　4.2使用天線的頻率、參數設定和水平的分辨能力

　　采用100MHz天線時，路基中層分辨率約為1.5米，深度為1米時，路基中層分辨率在2米左右，分辨率小于2米，提高了400兆赫天線的水平分辨率。采用100MHz和200MHz天線時，參數設定為采樣時窗80ns和160ns、采樣點數512和1024，一般可以滿足檢測要求，探測到路面以下約5米內的范圍。

　　4.3雷達高速探測與跟蹤定位技術結合使用

　　以往采用的標記和卷尺定位方法已不能用于高速檢測。高速檢測需要與實時GPS相結合，保證坐標異常點的快速定位，同時實時探測離群點還可以在大比例尺地圖上進行初步的干擾因素分析，有效地減少了工作量，保證了快速分析和評價。

　　4.4資料處理及解釋

　　雷達圖像通常是由脈沖反射波的波形記錄,和探地雷達的探測曲線顯示的波形或灰度。因為地下介質相當于一個復雜的濾波器，所以當脈沖到達接收天線時，由于吸收波的程度不同以及介質的不均勻性，脈沖的幅度將減小，其波形與原始波形不同。另外，不同水平的隨機噪聲和干擾也會影響測量數據。因此，需要對接收到的信號進行適當的處理，以提高數據的信噪比，為進一步的分析和解釋提供清晰的圖像。探地雷達的資料處理過程:①對原始數據進行一維濾波，消除直流漂移;②求直達波和運動起始時間的靜校正;③控制增益處理，將深部信號放大;④采用二維濾波器提取平均軌跡，去除圖像的水平部分;⑤對高頻和低頻信號進行一維濾波;⑥二維濾波，移動平均抑制噪聲，使圖像更加平滑。

　　圖像解釋是異常識別和經驗積累的過程。根據過去的工程實踐中獲得的實際結果，可以獲得基于GPR圖像的前向結果的解釋。通過獲取高質量的雷達圖像并正確識別異常，可以獲得可靠，準確的地質解釋結果。

　　5城市道路探地雷達檢測注意事項

　　5.1確定底界面的回波

　　在使用探地雷達探測市政道路前，通過提取同一界面的波信號源來確定底部界面的回波。目前由于技術水平的限制，無法將反射波與路基界面區分開。區分檢測波和干擾波，采取技術措施抑制或發現干擾波是必要的，但前提是準確地確定底界面的回波信號。在檢測過程中，我們通過檢測圖像找到道路結構最厚的位置，并進行對比分析。也可以通過分析檢測波形來確定，或者通過鉆孔來確定最厚的位置。

　　5.2確定電磁波的實際傳播時間

　　準確地確定底界面回波時間，需要確定電磁波在市政道路結構中的傳播時間。同時，為了準確地確定每一結構層的厚度，需要判斷每一結構層的位置，準確地確定每一結構層的厚度。

　　5.3標定路面的介電常數

　　為了提高市政路面結構層厚度檢測的準確性，在測量前對路面介電常數進行標定。路面介電常數受路面組成材料、施工環境、施工工藝、路面結構層密實度等因素的影響。另外，對于不同的檢測點，介電常數也會有所不同。確定路面檢測點后，要做好標定，鉆孔取樣做對比實驗，保證檢測結果的準確性。

　　6結語

　　傳統的檢測方法效率低、操作難度大、成本高且無法滿足目前城市道路安全隱患排查的要求，采取一種高效、操作便利、破壞性小、有一定經濟性的檢測方法勢在必行，這使得探地雷達成為城市道路災害檢測的首選技術。然而，在實際探測空洞目標時，探地雷達資料的解釋和解釋結果其準確度常常依賴于技術人員的經驗水平，因經驗不足而產生的誤判也時常發生。因此，對探地雷達目標檢測和識別方法的研究具有十分重要的意義。

　　參考文獻：

　　[1]林芳輩.市政道路無損檢測技術的綜合應用[J].科技創新與應用，2014，4(15)：107.

　　作者：邵佳琳陳佳悅