基于地质雷达法的非饱和黄土介电特性及界面反射机理研究

doi:10.11988/ckyyb.20171083

院报 ›› 2018, Vol. 35 ›› Issue (3): 110-115.DOI: 10.11988/ckyyb.20171083

基于地质雷达法的非饱和黄土介电特性及界面反射机理研究

吕高^a,b, 杨杰^a,b, 李宁^a, 胡德秀^a,b

西安理工大学 a.水利水电学院; b.省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室,西安 710048

收稿日期:2017-09-19 出版日期:2018-03-01 发布日期:2018-03-16
作者简介:吕高(1986-),男,陕西西安人,博士后,主要从事地质雷达探测、岩土工程数值模拟等方面的研究工作。E-mail:lvgao116@xaut.edu.cn
基金资助:
中国博士后自然科学基金项目(2017M613175);国家自然科学基金项目(11572246);国家重点实验室培育基地基金项目(2016ZZKT-8);陕西省自然科学基金青年项目(2018JQ5203)

Research on Dielectric Property and Interface Reflection Mechanism of Unsaturated Loess by Ground Penetrating Radar

LÜ Gao^1,2, YANG Jie^1,2, LI Ning¹, HU De-xiu^1,2

1. Institute of Water Resources and Hydro-electric Engineering, Xi’an University of Technology,Xi’an 710048,China;
2.State Key Laboratory of Eco-hydraulics in Northwest Arid Region of China, Xi’an University of Technology, Xi’an 710048,China

Received:2017-09-19 Online:2018-03-01 Published:2018-03-16

摘要/Abstract

摘要： 基于地质雷达方法研究非饱和黄土的介电性能,以及地质雷达波在空气-黄土界面中的反射机理及规律,利用地质雷达等对非饱和黄土相对介电常数与电导率进行系统试验研究,分析了黄土混合相对介电常数与其固、气、液各相的相对介电常数的内在关系;提出不同压实度与含水率与黄土相对介电常数的数理关系,以及不同地质雷达天线频率对黄土含水率-相对介电常数物理关系的影响规律。分析结果表明:非饱和黄土相对介电常数与黄土含水率和压实度呈正相关的数理关系;相同的黄土试样测试的相对介电常数与地质雷达天线主频的大小正相关;不同含水率的非饱和黄土界面反射数值模型表明,含水率越大,地质雷达回波强度越大。以上结论对非饱和黄土工程的地质雷达法探测工作具有指导作用。

关键词: 非饱和黄土, 地质雷达, 相对介电常数, 含水率, 时域有限差分方法, 界面反射

Abstract: The dielectric property of loess and the reflection mechanism and law of ground penetrating radar (GPR) wave are studied in this article. Through tests on the relative permittivity and conductivity of unsaturated loess, the inner relation between relative permittivity and three phases (gas, liquid, and solid) is analyzed. Moreover, the mathematical-physical relations of relative permittivity versus compaction degree and moisture content are obtained. The influence of GPR antenna frequency on the moisture content-permittivity relation is also analyzed. Results suggest that relative permittivity of unsaturated loess is positively related with moisture content and compaction degree; given the same loess sample, relative permittivity is positively related with antenna frequency. In addition, the interface reflection numerical model of relative permittivity versus moisture content is built, indicating that echo intensity of GPR grows with the increase of moisture content. The above conclusions are of guiding significance for GPR detection of unsaturated loess engineering.

Key words: unsaturated loess, ground penetrating radar, relative permittivity, moisture content, finite-different time-domain forward, interface reflection

中图分类号:

TU444

吕高, 杨杰, 李宁, 胡德秀. 基于地质雷达法的非饱和黄土介电特性及界面反射机理研究[J]. 院报, 2018, 35(3): 110-115.

LÜ Gao, YANG Jie, LI Ning, HU De-xiu. Research on Dielectric Property and Interface Reflection Mechanism of Unsaturated Loess by Ground Penetrating Radar[J]. JOURNAL OF YANGTZE RIVER SCIENTIFIC RESEARCH INSTI, 2018, 35(3): 110-115.

[1]	孙慧, 李从安, 邱金伟. 电动土工塑料排水板修复重金属污染高岭土试验研究[J]. 院报, 2024, 41(2): 123-127.
[2]	胡坤, 高兆国, 王少伟, 杨兆, 吴炎. 某冻胀敏感性粉质黏土冻结过程物理力学特性试验[J]. 院报, 2023, 40(8): 127-132.
[3]	潘剑锋, 雷学文, 孟庆山, 覃东来, 付金鑫. 粗粒含量对珊瑚礁砂混合体剪切特性的影响[J]. 院报, 2023, 40(5): 118-124.
[4]	任亚军, 张卫兵. 单向冻结条件下硫酸钠盐渍土的冻结温度试验研究[J]. 院报, 2023, 40(3): 124-130.
[5]	刘昭希, 王军, 周银军, 陈思含, 金中武, 陈鹏. 长江荆江段二元结构河岸土体力学性能及崩塌试验[J]. 院报, 2023, 40(2): 7-13.
[6]	张睿霞, 唐红, 姚海林, 刘杰, 朱乐萌. 基于电阻率法的非饱和路基水汽迁移试验研究[J]. 院报, 2023, 40(12): 140-146.
[7]	郑洁, 郑红卫, 王菁莪. 非饱和黄土弹性模量与饱和度关系模型研究[J]. 院报, 2022, 39(9): 118-123.
[8]	霍志涛, 李高, 王力, 占清华, 李玉. 降雨型滑坡浅层滑动对土体含水率变化的响应[J]. 院报, 2022, 39(7): 110-117.
[9]	张建辉, 丁子凯, 陈宝泽, 刘靖, 杨红雨. 滨海盐渍土土-水特征曲线试验研究[J]. 院报, 2022, 39(4): 106-110.
[10]	薛凯喜, 周朝慧, 田兴华, 多会会, 丁辰, 曹凯, 齐小宏. 竖向渗透分层取样技术在液塑限联合测定试验中的应用[J]. 院报, 2022, 39(1): 114-121.
[11]	尹松, 白林杰, 李新明, 付英杰, 王玉隆. 压实花岗岩残积土的崩解特性试验研究[J]. 院报, 2021, 38(9): 121-127.
[12]	石妍, 张建峰, 李锋, 林育强. 复合浆材堆石体技术与现场探索性试验研究[J]. 院报, 2021, 38(3): 137-141.
[13]	辛保泉, 段正肖, 万露. 滤纸法测定尾矿砂基质吸力试验研究[J]. 院报, 2020, 37(7): 125-129.
[14]	张利阳, 易富, 李俊元, 侯朋, 金洪松, 于犇, 孟兴涛. 土工织物加筋尾矿砂界面力学特性试验研究[J]. 院报, 2020, 37(5): 145-150.
[15]	张世斌, 李荣建, 王磊, 肖惠萍, 刘军定, 朱才辉. TDR测量黄土含水率的影响因素分析及其评价[J]. 院报, 2020, 37(3): 155-161.

基于地质雷达法的非饱和黄土介电特性及界面反射机理研究

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