近几年来,城市不断建设,地下空间充分开发利用,城市路面、市政管线、地下建筑的所处环境也随之逐渐恶化,出现空洞和地下疏松体等灾害隐患,导致城市路面塌陷事故。城市路面塌陷发生突然,影响范围广,往往造成巨大的财产损失,严重威胁城市安全问题。随着社会经济的繁荣以及城市建设的需要,城市里的工程建设愈发频繁。而在城市地下分布繁多的地下管线则考验着建设者的施工能力,为了避免工程建设中潜在的对地下管线造成的破坏,城市的地下管线的普查活动势在必行。地质雷达是一种广泛用于工程物探方法,利用高频电磁波来探测地表之下介质分布规律,并查明异常地质体。因此,根据接收到的波的双程旅行时间、波形资料和振幅,通过适当的数据处理,可推断地下介质的结构或者地质体所处的空间位置。地质雷达原理简单,操作性强,损耗小,被广泛应用到了地质调查及工程勘察中,在路面塌陷探测分析中发挥着重要作用。随着社会经济的繁荣以及城市建设的需要,城市里的工程建设愈发频繁。而在城市地下分布繁多的地下管线则考验着建设者的施工能力,为了避免工程建设中潜在的对地下管线造成的破坏,城市的地下管线的普查活动势在必行。本文主要探究了探地雷达在城市综合管线探测中的作用和效果;介绍了探地雷达的工作原理;探地雷达在综合管线探测中的工作流程和方法;建立多种探地雷达的正演模型并分析介质、目标体大小、埋深对数值模拟结果的影响。将数值模拟的正演结果和工区实测的结果进行对比并评价并对其在工程勘探中的效果进行评价。本文主要介绍了选题的研究背景、依据和意义、探地雷达的国内外研究现状和研究的内容及预期的成果。探讨了探地雷达在如地面塌陷,路面塌陷,岩溶发育地区等地下空洞进行探测,对地下埋深物进行探测等地下空间中应用范围。还介绍了地面塌陷的分布和发育情况,岩溶的形成机理,探地雷达在非金属管线的探测中的高效,无损,快速的特点。查阅相关文献,了解地质雷达在地质灾害调查的应用情况,总结地质雷达的研究现状。了解FDTD方法在地质雷达正演模拟中应用范围。介绍了探地雷达作为地下空间的检测方法,根据地下物质的介电常数的差异,来检测地下空间目标的工作原理。在GPR检测过程中,发射天线将电信号转换为高频电磁波信号,并以宽带短脉冲信号的形式发送到地下空间。介绍了电磁波传播的基本规律。介绍了介质的介电特性对地质雷达的影响以及GPR的三个技术参数包括:GPR方程,分辨率和检测距离。以及判断异常的三个依据:波幅、同轴、和幅度。GPR方法的应用受多种因素影响,以及有效检测距离。根据工作区的地质环境和作业环境,选择测量方法,测量仪器,测量网络布局,并确定适当的参数信息,检测目标体。介绍GPR数据处理的目的是消除噪声干扰,提高了目标主体的能量反射的分辨率。主要介绍了FDTD凭借原理简单、易于掌握、利于并行计算等特点,被广泛地应用于数值模拟的各个领域。介绍了数值稳定分析该差分方案具有稳定性问题。介绍了在网格边界上的电磁场值的计算需要边界之外的电磁场值,需要特殊的差分方案,即边界条件。介绍了FDTD法在电磁场分析中的一个重要任务是对激励源的模拟,即选择合适的入射波形加入在FDTD迭代中。在进行正演数值模拟时,选择恰当的激励源在迭代中至关重要。本文主要介绍了建立在各种地下结构中传播的雷达电磁波的2D-FDTD正演模拟以研究地质雷达波的传播特性,并验证了有限差分法在地质雷达正演中的有效性。采用的软件GPRMAX 2D,通过GPRMAX2D完成数值模拟,然后通过matlab成图,得到成果图,再对正演结果进行分析。介绍了地下目标体形状大小以及介质不同的正演模拟,不同路面下非金属管线正演模型建立及结果分析,地下空间常见病害正演模拟建立及结果分析。本文最后主要介绍了地质雷达在具体工程实例中的应用。介绍了机场地勘工区的情况,地球物理勘探的主要目的是寻找岩溶洞穴和岩溶破裂带。GPR对黏土层的检测衰减较大。雷达反射波的反射系数取决于相应介质相对介电常数的差异。差异越大,反射系数越大,检测效果越好。根据反射波的强度和波形等特征,可以判断出完整的岩性,腔体,松散体和注水情况。GPR图像上的岩溶洞穴的形状特征主要取决于填充物的形状,大小和性质,填充物一般由许多双曲线的强反射波组成。介绍了路面塌陷工区路面病害现象,具有多方面的原因。用地质雷达作为探测手段,通过对雷达剖面图的分析,准确的探测出地下塌陷的位置与分布,分析塌陷机理,减轻病害。通过进行路面塌陷的地质雷达调查,了解释路面塌陷的机理,检测是否存在空洞、破碎带等情况。介绍了探地雷达基于地下管线和周围介质的相对介电常数差异来寻求异常并进行分析,其具有高分辨率,抗干扰能力强,易于携带和操作的优点。