CN112034452B - 一种适用于判定采石场地下超挖的探地雷达及其判定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于判定采石场地下超挖的探地雷达及其判定方法，该探地雷达包括通用测试系统、GPS操作系统、机器语言系统、数据库分析系统、辅助机械系统和简易取样分析系统，能够利用GPS对采石场进行平面布置测点，利用简易取样分析系统得到样品的基本物理性质，通过数据库分析系统得到相对介电常数经验值，采用探地雷达发射接收电磁波，通过机器语言系统计算双程走时得到电磁波双程走时波形图、三维立体超挖图来确定地下超挖回填的区域。本发明提供的判定方法具有对露天采石场地下超挖回填违法行为的判别功能，装置简单易携带进场、测试时间短、测试成本低。

Description

一种适用于判定采石场地下超挖的探地雷达及其判定方法

技术领域

本发明涉及探地雷达及采石场地下测绘领域，尤其涉及一种适用于判定采石场地下超挖的探地雷达及其判定方法。

背景技术

随着我国基础建设的快速发展与经济水平的不断提高，石材作为一种基础建筑与装饰材料，广泛应用于公共建筑产业以及家居装饰产业之中，对于日益增加的资源需求，大量的石材资源从采石场中被开采挖掘出来并投入到基础建设之中。

在现阶段，我国的中小型采石场绝大部分为山坡型采石场，年生产规模3～5万吨，开采范围一般不足0.01km²，采石场最大采高一般为20～50米，由于矿业权许可的开采境界小，所以存在越来越多的采石场对地下进行超挖石材资源谋取更多经济效益，甚至有通过回填土填平来逃避超挖的惩罚。即采用碎石土、砂土进行机械回填并分层碾压来达到填实挖空区的目的。如2015年8月湖南省安全生产专项督查组在对湖南永州等县区督查中发现存在像画眉铺采石场不按设计任意开采(奉永成.督查情况——永州:采石场不按设计任意开采[J].湖南安全与防灾,2015(09):10.)，依照《中华人民共和国矿产资源法》第三条规定：“国家保障矿产资源的合理开发利用，禁止任何组织或者个人用任何手段侵占或者破坏矿产资源”。从事矿产资源开采的，必须符合规定的资质条件。依照法律规定，地上开采的采石场不允许在地上开采的范围之外进行地下开采工作，否则视其为违法行为。

针对上述违规超挖并用回填土方掩盖，存在较难查证的问题。如通过搬运勘察机械不便，大型机械进场难，勘察成本高。目前，地下勘探方法多采用工程钻探来对土体的力学性能进行分析。但工程钻探方法具有以下不足：工程钻探法钻探深度小，对超过一定深度的超挖无法查证；孔径变化范围小、对土体取样及试验工作费时多；进行大区域测绘时设备搬迁频繁；采石场地处偏僻，钻探进场难，探测成本高，即使可能存在违规问题，也很难进行鉴定。

同时，利用普通的探地雷达进行地下工程测试如对矿山的地下溶洞与采空区的测试，由于矿物的成分单一、分析简单，电磁波在采空区与溶洞中的相对介电常数与在矿物中传播的相对介电常数有一定差距，因而可以较易得到分界线的深度。但由于采石场的石材多为矿物的集合体以及回填土成分的不确定性，普通的探地雷达探测方法不适用于采石场的超挖回填测试。因此目前尚缺一种明确针对露天采石场地下超挖回填现象的安全、经济的测定方法。

总体来说，为寻求一种简易判断露天采石场地下超挖回填的不规范行为，急需一种探测方法简便、数据处理简单快速、探测成本低、测量结果易识别的采用探地雷达判断采石场地下超挖回填的判定方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种适用于判定采石场地下超挖的探地雷达及其判定方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明一方面提供了一种适用于判定采石场地下超挖的探地雷达，该探地雷达包括通用测试系统、GPS操作系统、机器语言系统、数据库分析系统、辅助机械系统和简易取样分析系统。

所述通用测试系统包括天线发射与接收模块、电源模块、雷达机身、显示模块；在布置好探地雷达后，由天线发射模块发射电磁波，经介质传播反射后由接收模块接收反射的电磁波；显示模块显示经机器语言系统计算的电磁波双程走时波形图和三维立体超挖区域图。

所述GPS操作系统利用现有的GPS定位技术对所处采石场进行地形平面显示，首先在GPS操作系统上进行测线、测点的位置规划，并根据实际的地形输入测线布置形式、测点布置形式、测线间距、测点间距等测绘参数，对探地雷达进行定位显示，在测点转移时进行实时同步。

所述机器语言系统读取数据库分析系统中记录的介质相对介电常数经验值，对测点的电磁波传播速度、双程走时进行计算，得到电磁波双程走时波形图，在电磁波双程走时波形图有明确的突变点后，继续在规划好的测线上进行连续性测试，记录所得连续性测点的相应传播速度、传播时间、分界深度，由分界深度形成连续性深度线，使用SU Pro软件的沙盒工具绘制三维立体超挖区域图。

所述数据库分析系统用于记录GPS操作系统对采石场的测线布置形式、测点布置形式、测线间距、测点间距等测绘参数，记录经机器语言系统计算得到的测点传播速度、传播时间、分界深度以及三维立体超挖区域图，记录简易取样分析系统对采石场所取石材与回填土样本的基本物理参数，将样本的基本物理参数与常见物质相对介电常数进行匹配或根据样本成分进行线性内插得到并记录相对介电常数经验值，将以上数据进行单次建档。

所述辅助机械系统包括外支撑架、圆水准器、底部滚轮；所述底部滚轮固定在雷达机身下部，所述圆水准器固定在雷达机身上，所述外支撑架通过伸缩装置固定在雷达机身四周，且能够伸入雷达机身内部；将探地雷达移动至相应位置后，外支撑架从雷达机身内部抽出，经伸缩装置拉长后插入机身周围的土层内，通过调整机身倾斜度使得圆水准器中间的气泡处于中间位置，保证探地雷达在地面倾斜段、回填土的松软土质地段等难以自稳的区域保持其具有良好的稳定性；所述底部滚轮在连续性测试时可便于机身搬运。

所述简易取样分析系统包括样本存储区与样本分析区；所述样本存储区储备在测试开始阶段对未知回填土与采石场石材的部分样本；所述样本分析区对所述样本存储区储备的样本的基本物理参数进行分析，包括样本的粒径、形状、含水率、物质组成等进行简易测试，得到的数据结果输入数据库分析系统中。

进一步地，所述通用测试系统中的天线发射与接收模块设置在雷达机身两侧，其距离可通过伸缩装置调节，可对不同深度范围的地下土层进行测试。探地雷达发射的电磁波具有可调控的波长，一方面可保证发射的电磁波能够到达一定深度反射并由接收模块接收反射波，另一方面可减少土层中孔隙水对电磁波吸收的影响，提高结果的分辨精确度。

进一步地，所述GPS操作系统显示先后两测点之间的距离，达到自动测距的功能；所述对所处采石场进行地形平面显示应包括采石山体的大致等高线走向、地面平整度情况；对测点移动的同步功能通过锁定前一个测点位置后，移动探地雷达调整至下一个测点，并配合自动测距功能进行位置的调整。

进一步地，所述机器语言系统中双程走时即电磁波的时窗

其中z为深度，c为电磁波在真空中的传播速度(0.29979m/ns)；电磁波传播速度v由经验公式

计算得到，εr为介质的相对介电常数。

进一步地，所述外支撑架置于雷达机身四周，从机身中抽出后通过转轴使得外支撑架可以垂直插入土体内，在测试结束后可通过伸缩装置收回探地雷达内。

进一步地，所述探地雷达的最大探测深度、最大探测范围应符合所在采石场的规模；所述探地雷达在不同地面平整度下与地面的接触测试程度应符合基本测试要求、能完成基本的测试流程。

本发明另一方面提供了一种采用探地雷达判定采石场超挖回填的方法，该方法包括如下步骤：

(1)、在GPS操作系统上结合实地考察与现场资料对所需检查是否存在超挖回填的采石场的地形地质进行分析，包括地面平整情况、地质土层分布的具体情况、是否存在地下岩溶采空区并确定其所测区域的岩土勘察等级。

(2)、对所需检查的采石场进行场地平面区域分析，包括所述采石场山体分布、山体走向和开采程度；选择合适的测绘布置形式进行测线、测点布置。

(3)、对现场石材、表层土体进行部分取样，由简易取样分析系统对样本的基本物理参数进行测试，输入数据库分析系统后，将样本的基本物理参数与常见物质相对介电常数进行匹配或根据样本成分进行线性内插得到相对介电常数经验值。

(4)、对各条测线的测点进行测试，通过电磁波在石材与回填土中的不同传播速度，计算得到电磁波双程走时，经机器语言系统计算得到各条测线上不同测点的电磁波双程走时波形图，使用SU Pro软件的沙盒工具绘制三维立体超挖区域。由探地雷达的显示模块进行电磁波双程走时波形图和三维立体超挖区域图的显示。

(5)、根据显示的电磁波双程走时波形图是否存在突变点判断是否存在地下采石超挖区域；确认所处测点超挖回填后对该测点所在测线进行连续性测试。

(6)、根据采石场开采许可证中明确规定的开采范围、开采深度，结合测试得到的超挖回填深度以及机器语言系统绘制的三维立体超挖区域图综合确定地下超挖情况。

进一步地，所述步骤(2)中测点的布置形式具体遵循如下原则：

(1)测点的布置应随山体的走线和规模而异，其基本布置方式有方形、矩形、工字形、丁字形或梅花形布置；

(2)在地形平坦地区，可按网格布置勘探点，在地形变化较大的地段，测点应当加密；各条测线上的测点不小于3个，各测点间距按地面复杂程度分为三级，从一级到三级分别取30～50m、40～100m、75～200m，在测线上各测点布置须互相配合；

(3)测点的布置总体由线状到网状，范围由大到小，测点、线距离的布置由稀到密，一般测绘轴线应沿着地质条件等变化最大的方向布置，测点数量在初次测试中在保证测绘结果下不应过多，避免导致工作量增加。

(4)对各条测线的测点测试顺序应从靠近山体侧向外侧测试。

进一步地，所述步骤(4)中对存在超挖回填测点后续的连续性测试由通用测试系统配合GPS操作系统沿着所在测线进行连续性电磁波接收与发射，再由机器语言系统进行计算，将结果输入数据库分析系统，同一测线上对已经出现超挖现象的波形图，若连续无明显分界点的测点，则可结束测试。

本发明的有益效果在于：

1.本发明通过探地雷达对采石场地下超挖回填现象进行检测，可作为一种审查采石场超挖石材违法行为的有效方法，为国家政府矿产安全生产管理部门提供一种管理审查采石场安全生产的方法。

2.本发明中探地雷达利用的GPS操作系统对采石场进行平面分析时，可以得到一个更加清晰精确的结果，减少了人力实勘，同时利用GPS对测点的实时移动，测点定位等都提供了很大的便利。

3.本发明中探地雷达利用机器语言系统进行计算，通过计算得到超挖回填的深度、所处位置等实测数据绘制三维立体超挖区域，使结果更加科学具体。

4.本发明中探地雷达采用数据库分析系统，通过收集各测点的实时数据、各采石场的石材性质、对以往检测过的采石场超挖数据等建立档案输入终端，最终可以得到一个更加科学的相对介电常数经验值，在未来针对不同采石场石材性质时查找匹配更加便利。

5.本发明中探地雷达运用的简易取样分析系统可在事先不明确采石场石材与回填土性质时通过简易的取样分析得出大概的样本物理性质，从而使最后的计算分析结果更加准确。

6.本发明中采用探地雷达判定采石场超挖回填的方法相比于一般的钻探方法设备轻、搬运方便、无需搬运大型设备进场、测试成本低，即使在偏远采石场进行检测也比较方便；进行测点测试转移方便，可节约时间、节省人力。

7.本发明中采用探地雷达作为一种无损探测技术，通过发射模块发射电磁波，经反射后接收反射波，而电磁波经过不同介质时的传播速度不同，计算双程走时，从而得到分界面深度与大致走向，通过波形图中波形的突变来直接判断所测点位是否存在超挖回填现象，操作简单、探测过程连续、结果明显。

8.本发明中采用的探地雷达在地面倾斜地段、回填土的松软土质区域面具有一定的固定系统以保证其测试过程的稳定性，包括地面固定支撑系统来稳定机身、水准稳定系统来控制发射电磁波与接收反射波的稳定性，有利于得到相对完整、精确的超挖回填反馈结果。

9.本发明中采用梅花形等多种测点布置，可根据实际需要测试的采石场规模、山体走向进行调整，测绘点较少、点位布置科学、能够涵盖尽可能大的平面、结果可信度较高，在进行初次测试中发现波形图有明显突变进行的二次测试能够得到更加精确、连续、具体的超挖回填区域。

10.本发明中采用探地雷达并建立大数据库进行超挖回填判断的检测方法，可应用于分析其他领域地下土层变化情况，开展相关的地质勘探研究；同时，本发明运用的技术方法也为其他运用相似技术探测地下土层分界深度、地下采空区等工程安全管理方法技术提供了一定的参考和指导。

附图说明

图1是本发明适用于判断采石场地下超挖的探地雷达结构示意图；

图2是本发明采用探地雷达判定采石场超挖回填的方法的流程图；

图3是本发明方法的一种具体应用采石场某区域的平面图；

图4是图3的测线布置平面图；

图5是图3的测点布置平面图；

图6是图3的AA剖面图；

图7是图6中AA剖面B区域的雷达波形示意图；

图8是利用SU Pro工具绘制的三维立体超挖示意图；

图中，通用测试系统1、GPS显示系统2、机器语言系统3、数据库分析系统4、辅助机械系统5、简易取样分析系统6、现存开采山体7、回填土8、超挖回填边界线9、测线10、测点11、地下原岩层12、AA剖面测点13-1～13-5。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种适用于判定采石场地下超挖的探地雷达，该探地雷达包括通用测试系统1、GPS操作系统2、机器语言系统3、数据库分析系统4、辅助机械系统5、简易取样分析系统6。

所述通用测试系统1包括天线发射与接收模块、电源模块、雷达机身、显示模块；在布置好探地雷达后，由天线发射模块发射电磁波，经介质传播反射后由接收模块接收反射的电磁波；显示模块显示经机器语言系统3计算的电磁波双程走时波形图和三维立体超挖区域图。

所述GPS操作系统2利用现有的GPS定位技术对所处采石场进行地形平面显示，首先在GPS操作系统上进行测线、测点的位置规划，并根据实际的地形输入测线布置形式、测点布置形式、测线间距、测点间距等测绘参数，对探地雷达进行定位显示，在测点转移时进行实时同步。

所述机器语言系统3读取数据库分析系统4中记录的介质相对介电常数经验值，对测点的电磁波传播速度、双程走时进行计算，得到电磁波双程走时波形图，在电磁波双程走时波形图有明确的突变点后，继续在规划好的测线上进行连续性测试，记录所得连续性测点的相应传播速度、传播时间、分界深度，由分界深度形成连续性深度线，使用SU Pro软件的沙盒工具绘制三维立体超挖区域图。

所述数据库分析系统4用于记录GPS操作系统2对采石场的测线布置形式、测点布置形式、测线间距、测点间距等测绘参数，记录经机器语言系统3计算得到的测点传播速度、传播时间、分界深度以及三维立体超挖区域图，记录简易取样分析系统6对采石场所取石材与回填土样本的基本物理参数，将样本的基本物理参数与常见物质相对介电常数进行匹配或根据样本成分进行线性内插得到并记录相对介电常数经验值，将以上数据进行单次建档。

所述辅助机械系统5包括外支撑架、圆水准器、底部滚轮；所述底部滚轮固定在雷达机身下部，所述圆水准器固定在雷达机身上，所述外支撑架通过伸缩装置固定在雷达机身四周，且能够伸入雷达机身内部；将探地雷达移动至相应位置后，外支撑架从雷达机身内部抽出，经伸缩装置拉长后插入机身周围的土层内，通过调整机身倾斜度使得圆水准器中间的气泡处于中间位置，保证探地雷达在地面倾斜段、回填土的松软土质地段等难以自稳的区域保持其具有良好的稳定性；所述底部滚轮在连续性测试时可便于机身搬运。

所述简易取样分析系统6包括样本存储区与样本分析区；所述样本存储区储备在测试开始阶段对未知回填土与采石场石材的部分样本；所述样本分析区对所述样本存储区储备的样本的基本物理参数进行分析，包括样本的粒径、形状、含水率、物质组成等进行简易测试，得到的数据结果输入数据库分析系统4中。

具体地，所述通用测试系统1中的天线发射与接收模块设置在雷达机身两侧，其距离可通过伸缩装置调节，可对不同深度范围的地下土层进行测试。探地雷达发射的电磁波具有可调控的波长，一方面可保证发射的电磁波能够到达一定深度反射并由接收模块接收反射波，另一方面可减少土层中孔隙水对电磁波吸收的影响，提高结果的分辨精确度。

具体地，所述GPS操作系统2显示先后两测点之间的距离，达到自动测距的功能；所述对所处采石场进行地形平面显示应包括采石山体的大致等高线走向、地面平整度情况；对测点移动的同步功能通过锁定前一个测点位置后，移动探地雷达调整至下一个测点，并配合自动测距功能进行位置的调整。

具体地，所述机器语言系统3中双程走时即电磁波的时窗

其中z为深度，c为电磁波在真空中的传播速度(0.29979m/ns)；电磁波传播速度v由经验公式

计算得到，εr为介质的相对介电常数。

具体地，所述外支撑架置于雷达机身四周，从机身中抽出后通过转轴使得外支撑架可以垂直插入土体内，在测试结束后可通过伸缩装置收回探地雷达内。

具体地，所述探地雷达的最大探测深度、最大探测范围应符合所在采石场的规模；所述探地雷达在不同地面平整度下与地面的接触测试程度应符合基本测试要求、能完成基本的测试流程。

如图2～8所示，本发明提供的一种采用探地雷达判定采石场超挖回填的方法，包括如下步骤：

(1)、在GPS操作系统2上结合实地考察与现场资料对所需检查是否存在超挖回填的采石场的地形地质进行分析，包括地面平整情况、地质土层分布的具体情况、是否存在地下岩溶采空区并确定其所测区域的岩土勘察等级。图3为本实例的应用场景某区域的平面示意图，该图中现存开采山体7位于东侧，高度为185.22m，西侧为该山体已开挖部分，山体东西宽约310m，经过对地下部分超挖利用回填土8进行回填整平，其超挖边界线9大致沿原山体走向分布。

(2)、对所需检查的采石场进行场地平面区域分析，包括所述采石场山体分布、山体走向和开采程度；选择合适的测绘布置形式进行测线、测点布置。图4为图3的测线布置图，采用梅花形布置，取两侧线间距为22.5m。图5为图3的测点平面布置图，测点间距为45m，布置5个点位。

(3)、对现场石材、表层土体进行部分取样，由简易取样分析系统6对样本的基本物理参数进行测试，输入数据库分析系统4后，将样本的基本物理参数与常见物质相对介电常数进行匹配或根据样本成分进行线性内插得到相对介电常数经验值。

(4)、对各条测线的测点进行测试，通过电磁波在石材与回填土中的不同传播速度，计算得到电磁波双程走时，经机器语言系统3计算得到各条测线上不同测点的电磁波双程走时波形图，使用SU Pro软件的沙盒工具绘制三维立体超挖区域。由探地雷达的显示模块进行电磁波双程走时波形图和三维立体超挖区域图的显示。图6为图3中AA剖面图，对B区域中13-1～13-5五个点位进行探地雷达测试。

(5)、根据显示的电磁波双程走时波形图是否存在突变点判断是否存在地下采石超挖区域；确认所处测点超挖回填后对该测点所在测线进行连续性测试。

(6)、根据采石场开采许可证中明确规定的开采范围、开采深度，结合测试得到的超挖回填深度以及机器语言系统3绘制的三维立体超挖区域图综合确定地下超挖情况。

具体地，所述步骤(2)中测点的布置形式具体遵循如下原则：

(1)测点的布置应随山体的走线和规模而异，其基本布置方式有方形、矩形、工字形、丁字形或梅花形布置；

(2)在地形平坦地区，可按网格布置勘探点，在地形变化较大的地段，测点应当加密；各条测线上的测点不小于3个，各测点间距按地面复杂程度分为三级，从一级到三级分别取30～50m、40～100m、75～200m，在测线上各测点布置须互相配合；

(3)测点的布置总体由线状到网状，范围由大到小，测点、线距离的布置由稀到密，一般测绘轴线应沿着地质条件等变化最大的方向布置，测点数量在初次测试中在保证测绘结果下不应过多，避免导致工作量增加。

(4)对各条测线的测点测试顺序应从靠近山体侧向外侧测试。

具体地，所述步骤(4)中对存在超挖回填测点后续的连续性测试由通用测试系统1配合GPS操作系统2沿着所在测线进行连续性电磁波接收与发射，再由机器语言系统3进行计算，将结果输入数据库分析系统4，同一测线上对已经出现超挖现象的波形图，若连续无明显分界点的测点，则可结束测试。图7为图6AA剖面图B区域测点布置的雷达波形示意图，可以清晰地看到13-4与13-5点位波形图有明显的突变，突变位置则为实际回填土与原有岩土的分界线，反推得到实际超挖边界线9位于13-3点位与13-4点位之间。

图8是利用SU Pro工具绘制的三维立体超挖示意图。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于判定采石场地下超挖的探地雷达，其特征在于，该探地雷达包括通用测试系统、GPS操作系统、机器语言系统、数据库分析系统、辅助机械系统和简易取样分析系统；

所述通用测试系统包括天线发射与接收模块、电源模块、雷达机身、显示模块；在布置好探地雷达后，由天线发射模块发射电磁波，经介质传播反射后由接收模块接收反射的电磁波；显示模块显示经机器语言系统计算的电磁波双程走时波形图和三维立体超挖区域图；

所述GPS操作系统利用GPS定位技术对所处采石场进行地形平面显示，首先在GPS操作系统上进行测线、测点的位置规划，并根据实际的地形输入测线布置形式、测点布置形式、测线间距、测点间距测绘参数，对探地雷达进行定位显示，在测点转移时进行实时同步；

所述机器语言系统读取数据库分析系统中记录的介质相对介电常数经验值，对测点的电磁波传播速度、双程走时进行计算，得到电磁波双程走时波形图，在电磁波双程走时波形图有明确的突变点后，继续在规划好的测线上进行连续性测试，记录所得连续性测点的相应传播速度、传播时间、分界深度，由分界深度形成连续性深度线，使用SU Pro软件的沙盒工具绘制三维立体超挖区域图；

所述数据库分析系统用于记录GPS操作系统对采石场的测线布置形式、测点布置形式、测线间距、测点间距测绘参数，记录经机器语言系统计算得到的测点传播速度、传播时间、分界深度以及三维立体超挖区域图，记录简易取样分析系统对采石场所取石材与回填土样本的基本物理参数，将样本的基本物理参数与常见物质相对介电常数进行匹配或根据样本成分进行线性内插得到并记录相对介电常数经验值，将以上数据进行单次建档；

所述辅助机械系统包括外支撑架、圆水准器、底部滚轮；所述底部滚轮固定在雷达机身下部，所述圆水准器固定在雷达机身上，所述外支撑架通过伸缩装置固定在雷达机身四周，且能够伸入雷达机身内部；将探地雷达移动至相应位置后，外支撑架从雷达机身内部抽出，经伸缩装置拉长后插入机身周围的土层内，通过调整机身倾斜度使得圆水准器中间的气泡处于中间位置，保证探地雷达在地面倾斜段、回填土的松软土质地段难以自稳的区域保持其具有良好的稳定性；所述底部滚轮在连续性测试时便于机身搬运；

所述简易取样分析系统包括样本存储区与样本分析区；所述样本存储区储备在测试开始阶段对未知回填土与采石场石材的部分样本；所述样本分析区对所述样本存储区储备的样本的基本物理参数进行分析，包括样本的粒径、形状、含水率、物质组成进行简易测试，得到的数据结果输入数据库分析系统中。

2.根据权利要求1所述的一种适用于判定采石场地下超挖的探地雷达，其特征在于，所述通用测试系统中的天线发射与接收模块设置在雷达机身两侧，其距离通过伸缩装置调节，对不同深度范围的地下土层进行测试；探地雷达发射的电磁波具有可调控的波长，一方面能够保证发射的电磁波能够到达一定深度反射并由接收模块接收反射波，另一方面能够减少土层中孔隙水对电磁波吸收的影响，提高结果的分辨精确度。

3.根据权利要求1所述的一种适用于判定采石场地下超挖的探地雷达，其特征在于，所述GPS操作系统显示先后两测点之间的距离，达到自动测距的功能；所述对所处采石场进行地形平面显示包括采石山体的大致等高线走向、地面平整度情况；对测点移动的同步功能通过锁定前一个测点位置后，移动探地雷达调整至下一个测点，并配合自动测距功能进行位置的调整。

4.根据权利要求1所述的一种适用于判定采石场地下超挖的探地雷达，其特征在于，所述机器语言系统中双程走时即电磁波的时窗

其中z为深度，c为电磁波在真空中的传播速度；电磁波传播速度v由经验公式/>

计算得到，εr为介质的相对介电常数。

5.根据权利要求1所述的一种适用于判定采石场地下超挖的探地雷达，其特征在于，所述外支撑架置于雷达机身四周，从机身中抽出后通过转轴使得外支撑架能够垂直插入土体内，在测试结束后通过伸缩装置收回探地雷达内。

6.根据权利要求1所述的一种适用于判定采石场地下超挖的探地雷达，其特征在于：所述探地雷达的最大探测深度、最大探测范围符合所在采石场的规模。

7.一种采用如权利要求1-6任一项所述的探地雷达判定采石场超挖回填的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、在GPS操作系统上结合实地考察与现场资料对所需检查是否存在超挖回填的采石场的地形地质进行分析，包括地面平整情况、地质土层分布的具体情况、是否存在地下岩溶采空区并确定其所测区域的岩土勘察等级；

(2)、对所需检查的采石场进行场地平面区域分析，包括所述采石场山体分布、山体走向和开采程度；选择合适的测绘布置形式进行测线、测点布置；

(3)、对现场石材、表层土体进行部分取样，由简易取样分析系统对样本的基本物理参数进行测试，输入数据库分析系统后，将样本的基本物理参数与常见物质相对介电常数进行匹配或根据样本成分进行线性内插得到相对介电常数经验值；

(4)、对各条测线的测点进行测试，通过电磁波在石材与回填土中的不同传播速度，计算得到电磁波双程走时，经机器语言系统计算得到各条测线上不同测点的电磁波双程走时波形图，使用SU Pro软件的沙盒工具绘制三维立体超挖区域；由探地雷达的显示模块进行电磁波双程走时波形图和三维立体超挖区域图的显示；

(5)、根据显示的电磁波双程走时波形图是否存在突变点判断是否存在地下采石超挖区域；确认所处测点超挖回填后对该测点所在测线进行连续性测试；

(6)、根据采石场开采许可证中明确规定的开采范围、开采深度，结合测试得到的超挖回填深度以及机器语言系统绘制的三维立体超挖区域图综合确定地下超挖情况。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中测点的布置形式具体遵循如下原则：

(1)测点的布置随山体的走线和规模而异，其布置方式有方形、矩形、工字形、丁字形或梅花形布置；

(2)在地形平坦地区，按网格布置勘探点，在地形变化较大的地段，测点进行加密；各条测线上的测点不小于3个，各测点间距按地面复杂程度分为三级，从一级到三级分别取30～50m、40～100m、75～200m，在测线上各测点布置须互相配合；

(3)测点的布置总体由线状到网状，范围由大到小，测点、线距离的布置由稀到密，测绘轴线沿着地质条件变化最大的方向布置，测点数量在初次测试中在保证测绘结果下不应过多，避免导致工作量增加；

(4)对各条测线的测点测试顺序从靠近山体侧向外侧测试。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤(4)中对存在超挖回填测点后续的连续性测试由通用测试系统配合GPS操作系统沿着所在测线进行连续性电磁波接收与发射，再由机器语言系统进行计算，将结果输入数据库分析系统，同一测线上对已经出现超挖现象的波形图，若连续无明显分界点的测点，则结束测试。

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