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露天煤矿排土场复垦时的排土造地工艺和利益机制都会影响土壤的物理性质,进而影响植被的生长状况,传统获取土壤物理性质的方法费时费力,寻找一种快速无损探测矿区典型土壤物理性质的方法对精准复垦工作具有重要意义。为研究矿区复垦地典型土壤物理性质,本文以中煤平朔安太堡露天矿南排土场为研究对象,利用探地雷达(GPR)对矿区土壤物理性质土壤容重、土壤体积含水率、有效土层厚度和表层土壤碎石的空间分异性进行了分析,探讨了GPR分析土壤物理性质的可行性。本研究利用GPR对矿区复垦地的典型土壤物理性质空间差异性进行分析,一是为GPR可用于快速无损探测土壤物理性质提供依据;二是为GPR服务于土地整治验收工作提供技术支撑;三是可为研究者快速提供分析植被长势的土壤物理性质这一依据。具体的研究成果如下:(1)不同坡位、坡向的土壤体积含水率在深度方向上存在一定的差异;Topp模型反演土壤体积含水率与实测土壤体积含水率差值的绝对值最大为3.20%,最小为0.13%,实测值与经验值的平均偏差率为13.42%,说明Topp模型可用于矿区复垦地土壤体积含水率的计算;根据GPR图像中局部存在的强弱多变的强反射信息,可分析矿区复垦地土壤体积含水率的空间差异性。(2)矿区排土场不同位置及同一剖面不同深度处土壤容重大小差异明显,通过GPR可对土壤容重差异进行分析。在土壤体积含水率较小时,土壤容重与电磁波振幅大小成反比,土壤容重与介电常数成正比,可分析土壤容重的相对大小。(3)GPR可用于定性定量分析土壤有效土层厚度的空间变化特征。GPR图像中若存在连续性较好的低频信号,则说明所探测样方下存在土壤分层,连续性较好的低频信号在GPR图像中的深度可表征矿区复垦地有效土层厚度的深度;根据土壤体积含水率、介电常数、电磁波波速、土层实际深度、土层GPR图像深度建立的分段拟合关系可以更准确定量确定有效土层厚度。(4)GPR图像可用于表征表层土壤的砾石含量。通过对GPR图像中孤立碎石信号(开口向下的抛物线)数量的统计,可分析矿区复垦地表层土壤的砾石含量,孤立碎石信号的数量越多,表明表层土壤的砾石含量越高。(5)利用GPR的三维图像可详查土壤体积含水率、有效土层厚度、表层土壤砾石含量土壤物理性质在一块区域上的空间分异特征。