2021年5月28日，土木工程學(xué)院邀請(qǐng)杜良博士于二樓學(xué)術(shù)報(bào)告廳開(kāi)展了探地雷達(dá)原理與土木工程應(yīng)用的講座，此次講座由土木工程學(xué)院全體（除道橋外）20級(jí)學(xué)子參加，講座由杜良博士主講。

在講座上，杜良博士由五點(diǎn)向同學(xué)們展開(kāi)本次講座的內(nèi)容：

一、電磁波簡(jiǎn)介：電磁波是由同相且互相垂直的電場(chǎng)與磁場(chǎng)在空間中衍生發(fā)射的震蕩粒子波，是以波動(dòng)的形式傳播的電磁場(chǎng)，具有波粒二象性。由同相振蕩且互相垂直的電場(chǎng)與磁場(chǎng)在空間中以波的形式移動(dòng)，其傳播方向垂直于電場(chǎng)與磁場(chǎng)構(gòu)成的平面。電磁波在真空中速率固定，速度為光速。

二、探地雷達(dá)基本原理：探地雷達(dá)的原理是通過(guò)發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻電磁波，通過(guò)接收天線接收反射回地面的電磁波，電磁波在地下介質(zhì)中傳播時(shí)遇到存在電性差異的界面時(shí)發(fā)生反射，根據(jù)接收到電磁波的波形、振幅強(qiáng)度和時(shí)間的變化特征推斷地下介質(zhì)的空間位置、結(jié)構(gòu)、形態(tài)和埋藏深度。

三、探地雷達(dá)解釋要點(diǎn)：

要點(diǎn)1:反射波的振幅與方向

從反射系數(shù)的菲涅耳(Fresnel)公式中可以看出兩點(diǎn):第一點(diǎn)反射振幅的大小，界面兩側(cè)介質(zhì)的電磁學(xué)性質(zhì)差異越大，反射波越強(qiáng)。

第二點(diǎn)反射波的極性，波從介電常數(shù)小進(jìn)入介電常數(shù)大的介質(zhì)時(shí)，即從高速介質(zhì)進(jìn)入低速介質(zhì)，從光疏進(jìn)入光密介質(zhì)時(shí)，反射系數(shù)為負(fù)，即反射波振幅反向。反之，從低速進(jìn)入高速介質(zhì)，反射波振幅與入射波同向。這是判定界面兩側(cè)介質(zhì)性質(zhì)與屬性的又一條依據(jù);

要點(diǎn)2:反射波的頻譜特性

不同介質(zhì)有不同的結(jié)構(gòu)特征，內(nèi)部反射波的高、低頻率特征明顯不同，這可以作為區(qū)分不同物質(zhì)界面的依據(jù)。如混凝土與巖層相比，比較均質(zhì)，沒(méi)有巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因而圍巖中內(nèi)反射波明顯，特別是高頻波豐富。而混凝土內(nèi)部反射波較少，只是有缺陷的地方有反射。又如，表面松散土電磁性質(zhì)比較均勻，反射波較弱;強(qiáng)風(fēng)化層中礦物按深度分布，垂向電磁參幅反射，從頻率特性中可清楚地將各層分開(kāi)。如圍巖中的含水帶也表現(xiàn)出低頻高振幅的反射特征，易于識(shí)別。節(jié)理帶、斷裂帶結(jié)構(gòu)破碎，內(nèi)部反射吸收作用，從更遠(yuǎn)的部位反射回來(lái)的后續(xù)波能量變?nèi)?，信?hào)表現(xiàn)為平靜區(qū)。

要點(diǎn)3:反射波同向軸形態(tài)特征

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雷達(dá)記錄資料中，同一連續(xù)界面的反射信號(hào)形成同相軸，依據(jù)同向軸的時(shí)間、形態(tài)、強(qiáng)弱、方向反正等進(jìn)行解釋判斷是地質(zhì)解釋最重要的基礎(chǔ)。同向軸的形態(tài)與埋藏物的界面的形態(tài)并非完全一致，特別是邊緣的反射效應(yīng)，使得邊緣形態(tài)有較大的差異。對(duì)于孤立的埋設(shè)物其反射的同向軸為向下開(kāi)口的拋物線，有限平板界面反射的同向軸中部為平板，兩端為半支下開(kāi)口拋物線

四、探地雷達(dá)應(yīng)用。

杜博士說(shuō)到，雷達(dá)應(yīng)用共有六大用處，它們分別是1.隧道探測(cè)；2.橋梁檢測(cè)；3.市政工程；4.溶洞探測(cè)；5.河底；6.管道。

五、國(guó)內(nèi)外雷達(dá)簡(jiǎn)介。

杜教授通過(guò)各國(guó)不同的雷達(dá)類(lèi)型，生動(dòng)形象的向同學(xué)們對(duì)比了國(guó)內(nèi)外雷達(dá)的優(yōu)劣。

通過(guò)本次講座，拓展了同學(xué)們的專(zhuān)業(yè)層面，給同學(xué)們展現(xiàn)了一個(gè)新的知識(shí)領(lǐng)域，開(kāi)闊知識(shí)視野，發(fā)掘同學(xué)們的學(xué)術(shù)興趣，優(yōu)化了同學(xué)們的知識(shí)結(jié)構(gòu)。