城市地下空间探测与成像技术
同济大学 海洋与地球科学学院
提 纲
? 为什么要对地下空间进行探测？
? 怎样对地下空间进行探测？
? 地下空间探测的具体方法技术
? 工程应用实例
一、为什么要对地下空间进行探测
1 城市地下空间的利用日趋广泛
上海市轨道交通规划
与总体布置 ——“十五”
期间和远景建设
跨越黄浦江的越江通道设施 ——沟通浦西与浦东新区
（已建和正建的,6 桥,7 隧，未计入地铁越江）
外环线线路
平面布置
越江沉管
法隧道
展望：地下空间开发前途无量
未来来的地下空间将不仅仅只有 地铁、隧道,地下广
场、地下道路等几种式，还包括地下街、市政隧道（共同
沟）、大型地下储气设施、地下雨水储存设施、地下垃圾
站房、地下车库、地下变电站、以及大型绿地、居住区和
世博园区的地下空间的开发利用等形式，可谓丰富多彩。
2020年以前，申城地下 30米以内的空间有待充分开
发，大有文章可做 。
2 城市地下空间的利用过程中
引发的问题与灾难
盲目施工造成的事故
盲目施工造成的事故
二、地下空施工过程灾难的预防？
1,合理的规划
2,施工方案的科学组织与实施
3,施工前期地下空间的预探测
就今天在岩土、地下工程界流行着的一些话语，谈点认识,
1.,打开来再看”，“严格按图纸施工，那不是地下工
程”；
2.,只要能及早发现工程中的问题，就没有解决不了的
险情和困难”；
3.,不求计算精确，但要判断基本正确”；
4.,面对灾害性地质，却不能形成灾害性工程事故”。
“隧道施工遇不到地质问题，闭上眼睛也能打洞了”；
5.,做好地质勘探与超前预报，着力提高应变能力，得
出与工程结合的、合理可行的技术措施和应对险情的工程预
案，它是施工成功的关键”。 (摘自孙钧院士学术报告 )
在岩土工程中，引入地球物理方法技术，将传统意
义上的石油地质勘探方法拓展，形成为地下空间开发与
利用服务的城市地球物理学科。用地球物理探测方法技
术对城市地下空间进行预探测，了解地下所赋存的目标
体：高层建筑物基础、地下管网及其它障碍物等。
三、具体方法技术
1980年前，电阻率理论为基础的直流电法：
? 电阻率剖面法
? 电测深法
? 充电法
? 激发极化法
特点：探测速度慢，探测精度差
1980年以后，弹性波理论为基础的探测方法：
? 浅层折射波法
? 浅层反射波法
? 高分辨率浅层反射波法
? 瑞雷波法
? 地微脉动观测法
? 高、低应变桩基检测
探测精度有很大的提高
1990年以来，电磁波理论为基础的新方法新技术：
? 探地雷达法 GPR
? 瞬变电磁法 TEM
? 频率测深法 EM
? 甚低频法 LEM
? 频谱激发极化法 SIP
? 核磁共振法 MRI
探测领域广，探测精度高，探测效果好。
其他一些方法：
? 声波检测
? 地温探测
? 放射性探测
? 重力探测
? 磁力探测
? 海上特殊工程探测方法技术
? 井中物探方法技术
仪器简介
加拿大 EKKO-4型探地雷达仪
配备 25MHz至 200MHz频率区间的天线, 最大探测深度 60米, 分辨
率可达 ± 0.1m
? 浅层工程地质调查
? 基岩风化带探测
? 岩土中复杂结构探测
? 地下管线及障碍物探测
? 道路及路面铺层质量检测
? 地下水调查
? 环境评估调查
? 军事工程探测
? 考古探测
加拿大 NOGGIN250 探地雷达
配备 125-375MHz的天线，最大探测深度 15米，分辨率达
± 0.05m
? 机场、高速公路路面检测
? 市政地下管线探测
? 路基隐患探测
? 地铁、隧道检测
? 混凝土内裂缝和孔洞探测
? 混凝土内部钢筋探测
? 地下室渗流探测
? 堤坝裂缝探测
美国 Ditch Witch公司生产的 Subsite 950型地下管线探测仪。
可精确探测地下各种管线，如通讯线路、动力电缆、燃气管道、供
水管道、有线电视及光缆等等。上海浦东机场输油管申江路段，深
达 13m，但仍探测到信号，且探测误差小于 0.2m。
SWS-3型工程勘探与检测
主要功能：
? 多道瞬态面波勘察、检测陆域
与水域高密度地震映象勘察
? 地震反射波、折射波勘探，弹
性波场地、建筑（结构）物微振动
测试与工程测振的分析评价
? 隧道超前探测
? 地脉动测试
应用领域：
? 场地土性质与场地类型划分、围岩分类
? 地质、岩（土）性速度扫描
? 地基、路基加固效果检测与评价
? 地基地基动力特性测试与评价
? 爆破施工对建筑物振动影响监测
? 环境地质灾害调查与评价（滑坡、岩溶、泥石流、采空区、活动断裂）
德国 Metronix公司研制和生产的多道、网
络地球物理电磁测量系统，电场和磁场传感器
直接与主机 ADU-06连接组成标准的 MT,AMT或
CSAMT（需外加发射机）观测系统，与多个 ADU
（ 2× E）连接便组成多道网络或 E-MAP观测系
统，最多可达 32个站。
同济大学 海洋与地球科学学院
提 纲
? 为什么要对地下空间进行探测？
? 怎样对地下空间进行探测？
? 地下空间探测的具体方法技术
? 工程应用实例
一、为什么要对地下空间进行探测
1 城市地下空间的利用日趋广泛
上海市轨道交通规划
与总体布置 ——“十五”
期间和远景建设
跨越黄浦江的越江通道设施 ——沟通浦西与浦东新区
（已建和正建的,6 桥,7 隧，未计入地铁越江）
外环线线路
平面布置
越江沉管
法隧道
展望：地下空间开发前途无量
未来来的地下空间将不仅仅只有 地铁、隧道,地下广
场、地下道路等几种式，还包括地下街、市政隧道（共同
沟）、大型地下储气设施、地下雨水储存设施、地下垃圾
站房、地下车库、地下变电站、以及大型绿地、居住区和
世博园区的地下空间的开发利用等形式，可谓丰富多彩。
2020年以前，申城地下 30米以内的空间有待充分开
发，大有文章可做 。
2 城市地下空间的利用过程中
引发的问题与灾难
盲目施工造成的事故
盲目施工造成的事故
二、地下空施工过程灾难的预防？
1,合理的规划
2,施工方案的科学组织与实施
3,施工前期地下空间的预探测
就今天在岩土、地下工程界流行着的一些话语，谈点认识,
1.,打开来再看”，“严格按图纸施工，那不是地下工
程”；
2.,只要能及早发现工程中的问题，就没有解决不了的
险情和困难”；
3.,不求计算精确，但要判断基本正确”；
4.,面对灾害性地质，却不能形成灾害性工程事故”。
“隧道施工遇不到地质问题，闭上眼睛也能打洞了”；
5.,做好地质勘探与超前预报，着力提高应变能力，得
出与工程结合的、合理可行的技术措施和应对险情的工程预
案，它是施工成功的关键”。 (摘自孙钧院士学术报告 )
在岩土工程中，引入地球物理方法技术，将传统意
义上的石油地质勘探方法拓展，形成为地下空间开发与
利用服务的城市地球物理学科。用地球物理探测方法技
术对城市地下空间进行预探测，了解地下所赋存的目标
体：高层建筑物基础、地下管网及其它障碍物等。
三、具体方法技术
1980年前，电阻率理论为基础的直流电法：
? 电阻率剖面法
? 电测深法
? 充电法
? 激发极化法
特点：探测速度慢，探测精度差
1980年以后，弹性波理论为基础的探测方法：
? 浅层折射波法
? 浅层反射波法
? 高分辨率浅层反射波法
? 瑞雷波法
? 地微脉动观测法
? 高、低应变桩基检测
探测精度有很大的提高
1990年以来，电磁波理论为基础的新方法新技术：
? 探地雷达法 GPR
? 瞬变电磁法 TEM
? 频率测深法 EM
? 甚低频法 LEM
? 频谱激发极化法 SIP
? 核磁共振法 MRI
探测领域广，探测精度高，探测效果好。
其他一些方法：
? 声波检测
? 地温探测
? 放射性探测
? 重力探测
? 磁力探测
? 海上特殊工程探测方法技术
? 井中物探方法技术
仪器简介
加拿大 EKKO-4型探地雷达仪
配备 25MHz至 200MHz频率区间的天线, 最大探测深度 60米, 分辨
率可达 ± 0.1m
? 浅层工程地质调查
? 基岩风化带探测
? 岩土中复杂结构探测
? 地下管线及障碍物探测
? 道路及路面铺层质量检测
? 地下水调查
? 环境评估调查
? 军事工程探测
? 考古探测
加拿大 NOGGIN250 探地雷达
配备 125-375MHz的天线，最大探测深度 15米，分辨率达
± 0.05m
? 机场、高速公路路面检测
? 市政地下管线探测
? 路基隐患探测
? 地铁、隧道检测
? 混凝土内裂缝和孔洞探测
? 混凝土内部钢筋探测
? 地下室渗流探测
? 堤坝裂缝探测
美国 Ditch Witch公司生产的 Subsite 950型地下管线探测仪。
可精确探测地下各种管线，如通讯线路、动力电缆、燃气管道、供
水管道、有线电视及光缆等等。上海浦东机场输油管申江路段，深
达 13m，但仍探测到信号，且探测误差小于 0.2m。
SWS-3型工程勘探与检测
主要功能：
? 多道瞬态面波勘察、检测陆域
与水域高密度地震映象勘察
? 地震反射波、折射波勘探，弹
性波场地、建筑（结构）物微振动
测试与工程测振的分析评价
? 隧道超前探测
? 地脉动测试
应用领域：
? 场地土性质与场地类型划分、围岩分类
? 地质、岩（土）性速度扫描
? 地基、路基加固效果检测与评价
? 地基地基动力特性测试与评价
? 爆破施工对建筑物振动影响监测
? 环境地质灾害调查与评价（滑坡、岩溶、泥石流、采空区、活动断裂）
德国 Metronix公司研制和生产的多道、网
络地球物理电磁测量系统，电场和磁场传感器
直接与主机 ADU-06连接组成标准的 MT,AMT或
CSAMT（需外加发射机）观测系统，与多个 ADU
（ 2× E）连接便组成多道网络或 E-MAP观测系
统，最多可达 32个站。
