7.2.2　实验原理

雷达工作时，向地下介质发射一定强度的高频电磁脉冲（几十兆赫兹至上千兆赫兹），电磁脉冲遇到不同电性介质的分界面时会产生反射或散射，地质雷达接收并记录这些信号，再通过进一步的信号处理和解释即可了解地下介质的情况（图7-2）。

图7-2　地质雷达的工作原理示意图

相对于地质雷达所用的高频电磁脉冲而言，通常工程勘探和检测中所遇到的介质都是以位移电流为主的低损耗介质，在这类介质中，反射系数和波速主要取决于介电常数，如式（7-1）和式（7-2）所示：

式中　γ——反射系数；

　　　v——电磁波的速度；

　　　ε——相对介电常数，下角标“1”“2”分别表示上、下介质；

　　　с——光速。

当电磁波由空气进入二衬的混凝土层时，会出现强反射；同样，当电磁波由二衬传播至初衬，继而由初衬传播到岩层时，如果交界处贴合不好，或存在空隙，则会导致雷达剖面相位和幅度发生变化，由此可确定衬砌厚度并发现施工缺陷。

介质介电常数的差异决定了电磁波反射的强弱程度及其相位的正负。岩石岩性、风化程度及其含水率等的变化将影响其介电常数，电磁波反射的频率、振幅、相位也将发生变化，由此可以推断掌子面前方一定范围内的地质情况。