用于测量充填袋筑堤断面、沉降变形的地质雷达测量方法
【专利摘要】用于测量充填袋筑堤断面、沉降变形的地质雷达测量方法：⑴选好待测试验区；⑵移除杂物■’⑶等间距设置3条横向测线；⑷选择地质雷达天线；(5)按道间距逐点采集得到GPR数据；(6)测定其他两条测线，得到所有GPR数据；(7)测得各标记位置点的高程办)测量模袋实际深度；(9)计算出各层膜袋实际深度分别将GPR数据输入地质雷达的电脑系统，得到雷达特征图像■’(11)推算出各标记位置的电磁波波速；(12)进而推求并掌握不同位置不同断面的膜袋结构分布情况。本发明误差小，精度高，垂直方向分辨率〈10cm;实施过程快速并且测量过程中对充填袋等不会造成损坏，测量成果直观：直观反映出充填袋结构形式及其沉降分布状况。
【专利说明】用于测量充填袋筑堤断面、沉降变形的地质雷达测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种充填袋结构特征的测量方法，尤其是涉及一种测量充填袋筑堤断 面、沉降变形测量的地质雷达测量方法。
【背景技术】
[0002] 在航道建设中需要众多海堤，传统海堤施工需要大量石料，因此开山取石成为筑 堤的必然选择。这在石料资源紧缺、生态环境保护政策不断强化的地区显然无法满足这个 需求，因此迫切需要开发新的填筑材料来替代传统石料。
[0003] 疏浚土是航道疏浚工程中产生的废弃土，具有量大、土性复杂、难以处理等特点。 把疏浚土充填于膜袋中并形成海堤，这是近年来形成的新型筑堤技术，作为堤防的建设材 料，变废为宝，一方面解决筑堤材料的短缺问题，亦可以节省大量工程建设费用，具有明显 的社会经济与环保生态效益。
[0004] 在充填膜袋筑堤的施工过程中，对充填袋形成的结构特征研究是大家十分关心的 问题之一。由于针对充填袋技术研究的时间很短，内容很不完善，再加上该施工工艺本身所 具有的特殊性，因此对其结构及沉降变形的检测与监测目前还没有什么十分有效的方法。 现有的方法为分层沉降检测法（图1)及钻探方法，该些方法存在以下几个问题： 1)两种方法均需要在充填膜袋上开口，破坏了膜袋结构； 2)分层沉降检测法中的沉降管、沉降环在充填袋中埋设十分困难，必须结合每一层膜 袋施工逐层埋设，对充填袋施工工期造成较大影响； 3)由于充填材料疏浚土大部分呈现流塑状，因此水平方向极易流动，这样沉降管极其 损坏，从而导致测量数据不连续； 4)沉降管设置数量有限，监测数据代表性受到影响。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于克服现有充填袋结构检测监测方法存在的问题， 提供一种用于测量充填袋筑堤断面、沉降变形的地质雷达测量方法，该方法是一种利用先 进的无损的地质雷达测量充填袋断面结构的方法。本发明简单易行，成本很低，适应于任何 宽度和地形条件的筑堤断面的测量，测量结果表明，其测量精度和准确性较高，进而对膜袋 结构及变形有更深入的认识，并更加有益于指导施工。
[0006] 为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案： 一种测量充填袋筑堤断面、沉降变形测量的地质雷达测量方法，其特征在于，包括以 下步骤： (1).在待测区域内选择一段试验区； (2).移除试验区域内一切杂物； ⑶.在试验区内按等间距设置3条横向测线，并做好定位桩，每条测线的走向及起点要 求一致,并且按间隔做好标记； (4).根据测试深度，选择地质雷达天线，并预设测量参数； (5).选择第一条测线进行测量，按设置的道间距逐点移动天线并采集，得到这条测线 上的GPR数据； (6).按步骤(5)的方法测定试验区内其他两条测线，得到试验区内所有GPR测试数据； (7).在试验区测线标记位置进行精密水准测量，测得各标记位置点的高程； (8).在试验区测线标记位置测量模袋实际深度； (9).计算出各层膜袋在标记处的实际深度； 00).分别将各测线采集到的GPR数据输入地质雷达的电脑系统，经过数据处理可以 得到各测线下方充填袋结构的雷达特征图像（图2)，该图像可以反映出各层膜袋的结构特 征； (11).利用已知膜袋的深度数据，对照雷达特征图像中时间轴数据推算出各标记位置 的电磁波波速，对这些波速数据进行统计便可以得到该试验区充填袋结构的平均电磁波波 速； (12).利用试验区获得电磁波平均波速及雷达特征图像便可开展其他待检测区域的雷 达测量工作，进而推求并掌握不同位置不同断面的膜袋结构分布情况（图3)。
[0007] 以上技术方案的进一步改进，有以下优化方案。其中， 步骤⑴所述的试验区轴线方向（纵向）长度约4. 0m，横向宽度与充填袋宽度一致； 步骤⑵所述的移除试验区域内一切杂物，包括施工工具，尤其是金属物件； 步骤⑶所述的在试验区内按等间距设置3条横向测线，其"等间距"推荐采用1. Om ； "按间隔做好标记"推荐采用每隔1.0m用记号笔做好标记； 步骤(5)所述的"逐点移动天线"，推荐采用道间距0. lm-0. 3 m ;为了保证精度，全部采用 点测法进行测量，得到这条测线上的GPR数据； 步骤⑶所述的"在试验区测线标记位置测量模袋实际深度"，其具体操作方法是：利用 带有刻度的细钢钎插入膜袋中，边转动边往下沉，估计快要到达模袋层面时放慢速度，当感 觉碰到膜袋时，记录下刻度；继续往下探测第二、三层膜袋面层位置并做好记录。
[0008] 本发明的有益效果在于： 1.误差小，精度高，其垂直方向分辨率<10cm，完全满足对海堤筑堤断面结构探测的要 求； 2.快速无损：测量过程中对充填袋等不会造成损坏，适合原位探测充填袋结构分布情 况； 3.直观：测试方法最终以雷达图像形式显现，直观反映出充填袋结构形式及其沉降分 布状况； 4.扩展了地质雷达测量技术的应用领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1为现有充填袋断面结构分层沉降法测量示意图； 图2为充填袋结构的雷达特征图像； 图3为实际测得的某一个断面的雷达测量图像。
[0010] 图中有：电缆卷盘1 ;电缆2 ;沉降测头3 ;充填疏浚土 4 ;管座5 ;沉降环6 :沉降接 头7 ;沉降管8 ;充填膜袋9。
[0011]
【具体实施方式】 为了更好地理解本发明，下面结合具体实施案例进一步阐明本
【发明内容】
，但本发明不 仅仅局限于下面的实例。
[0012] 实施例1，用于充填袋结构检测的地质雷达测量方法，包括以下步骤： (1).在待测区域内选择一段试验区，该试验区轴线方向（纵向）长度约4. 0m，横向宽度 与充填袋宽度一致； (2).移除试验区域内一切杂物，包括施工工具，尤其是金属物件； (3).在试验区内按等间距（1. 0m)设置3条横向测线，并做好定位桩，每条测线的走向 及起点要求一致，并且每隔1. 0m用记号笔做好标记； (4).根据测试深度，选择地质雷达天线(瑞典MALA公司生产的250MHz屏蔽天线)，并预 设测量参数； (5).选择第一条测线进行测量，为了保证精度，全部采用点测法进行测量，按设置的道 间距0.25 m逐点移动天线并采集，得到这条测线上的GPR数据；包括rd3数据文件一个， rad道头文件一个； (6).按步骤(5)测定试验区内其他两条测线，得到试验区内所有GPR测试数据； (7).在试验区测线标记位置进行精密水准测量，测得各标记位置点的高程； (8).在试验区测线标记位置测量模袋实际深度，利用带有刻度的细钢钎插入膜袋中， 边转动边往下沉，估计快要到达模袋层面时放慢速度，当感觉碰到膜袋时，记录下刻度。继 续往下探测第二、三层膜袋面层位置并做好记录； (9).计算出各层膜袋在标记处的实际深度； 00).分别将各测线采集到的GPR数据输入地质雷达的电脑系统（目前市售的地质雷达 已经自带电脑系统及其工作软件：Ref lexw)，经过数据处理可以得到各测线下方充填袋结 构的雷达特征图像（图2)，该图像可以反映出各层膜袋的结构特征； (11).利用已知膜袋的深度数据，对照雷达特征图像中时间轴数据推算出各标记位置 的电磁波波速，对这些波速数据进行统计便可以得到该试验区充填袋结构的平均电磁波波 速； (12).利用试验区获得电磁波平均波速及雷达特征图像便可开展其他待检测区域的雷 达测量工作，进而推求并掌握不同位置不同断面的膜袋结构分布情况。（图3)。
[0013] 该方法获得的充填袋边界及分布信息与通过该位置的分层沉降数值相比较(表1) 可满足科研、工程单位计算及其他工作需要。
[0014] 表1横断面C地质雷达探测结果与分层沉降实测结果比较
【权利要求】
1. 一种测量充填袋筑堤断面、沉降变形测量的地质雷达测量方法，其特征在于，包括 以下步骤： (1).在待测区域内选择一段试验区； (2).移除试验区域内一切杂物； ⑶.在试验区内按等间距设置3条横向测线，并做好定位桩，每条测线的走向及起点要 求一致,并且按间隔做好标记； (4).根据测试深度，选择地质雷达天线，并预设测量参数； (5).选择第一条测线进行测量，按设置的道间距逐点移动天线，得到这条测线上的GPR 数据； (6).按步骤(5)的方法测定试验区内其他两条测线，得到试验区内所有GPR测试数据； (7).在试验区测线标记位置进行精密水准测量，测得各标记位置点的高程； (8).在试验区测线标记位置测量模袋实际深度； (9).计算出各层膜袋在标记处的实际深度； 00).分别将各测线采集到的GPR数据输入地质雷达的电脑系统，经过数据处理可以得 到各测线下方充填袋结构的雷达特征图像，该图像可以反映出各层膜袋的结构特征； (11).利用已知膜袋的深度数据，对照雷达特征图像中时间轴数据推算出各标记位置 的电磁波波速，对这些波速数据进行统计便可以得到该试验区充填袋结构的平均电磁波波 速； (12).利用试验区获得电磁波平均波速及雷达特征图像便可开展其他待检测区域的雷 达测量工作，进而推求并掌握不同位置不同断面的膜袋结构分布情况。
2.根据权利要求1所述的测量充填袋筑堤断面、沉降变形测量的地质雷达测量方法， 其特征在于，步骤⑴所述的试验区轴线方向长度为4. Om，横向宽度与充填袋宽度一致。
3.根据权利要求1所述的测量充填袋筑堤断面、沉降变形测量的地质雷达测量方法， 其特征在于，步骤⑵所述的移除试验区域内一切杂物，包括一切金属物件。
4.根据权利要求1所述的测量充填袋筑堤断面、沉降变形测量的地质雷达测量方法， 其特征在于，步骤⑶所述的在试验区内按等间距设置3条横向测线，其"等间距"采用1. Om。
5.根据权利要求1所述的测量充填袋筑堤断面、沉降变形测量的地质雷达测量方法， 其特征在于，步骤⑶所述的"按间隔做好标记"是采用每隔1.0m用记号笔做好标记。
6.根据权利要求1所述的测量充填袋筑堤断面、沉降变形测量的地质雷达测量方法， 其特征在于，步骤(5)所述的"逐点移动天线"，采用道间距0. lm-0. 3 m。
7.根据权利要求6所述的测量充填袋筑堤断面、沉降变形测量的地质雷达测量方法， 其特征在于，步骤(5)所述的"逐点移动天线"，全部采用点测法进行测量，得到这条测线上的 GPR数据。
8.根据权利要求1-7之一所述的测量充填袋筑堤断面、沉降变形测量的地质雷达测量 方法，其特征在于，步骤⑶所述的"在试验区测线标记位置测量模袋实际深度"，其具体操 作方法是：利用带有刻度的细钢钎插入膜袋中，边转动边往下沉，估计快要到达模袋层面时 放慢速度，当感觉碰到膜袋时，记录下刻度；继续往下探测第二、三层膜袋面层位置并做好 记录。
【文档编号】G01C5/00GK104215220SQ201410481860
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】周荣官, 何宁, 朱群峰, 杨明昌, 陈吉森, 沈朝晖, 徐惠, 胡海霞, 李嫦玲, 周醒驭 申请人:水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院