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1、地质雷达在铁路隧道衬砌质量检测中的应用摘要：本文主要围绕着地质雷达展开分析，探讨了地质雷达在铁路隧道衬砌质量检测中的应用情况，分析了铁路隧道衬砌质量检测的具体方法和要点，以期可以为铁路隧道衬砌质量检测提供参考。关键词：地质雷达；铁路隧道；衬砌；质量检测中图分类号：U459文献标识码：A一、前言在铁路隧道衬砌质量检测工作中，如果没有做好相关的质量检测工作，铁路隧道的施工就容易出现各种问题，所以，采用地质雷达来检测铁路隧道衬砌质量非常有必要。二、地质雷达的工作原理7地质雷达（英文简称为GPR）的工作原理是
2、利用一定频率的电磁波，对物体内部电性分布进行检测，其电磁波的频率一般使用1000000到1000000000Hz之间。这种频率相对较高的电磁波通常是以脉冲的形式，并借助发射天线从物体的表面进入其内部。当电磁波进入物体内部之后，其传播的路径以及电磁波的形状会随着物体电学性质以及几何形状的不同而发生相应的变化，在通过地下的反射界面将电磁波射回到地面，通过接收装置接收之后，对电磁波信号进行分析和处理，实现对地下物体的相关检测。适用地质雷达进行检测的物体一般是具有多面结构的物体。比如岩层、地层当中的松散层等，
3、而在隧道工程中的隧道围岩、衬砌等也具有多面结构。当雷达发射出的电磁波向被检测物体进行传播的时候，该电磁波通常被称作下行波；当电磁波经过反射界面作用向地表方向传播的时候，该电磁波被称作上行波。当下行波通过表面在物体内部进行传播的过程中，每当遇到一个界面，电磁波就会发生折射与反射，其能量也随之分成两个方面，发生折射的电磁波将携带一部分能量继续传播，发生反射的电磁波将携带另外一部分能量向地表方向传播，这时下行波也将转化成为上行波。通过折射继续传播的电磁波每当遇到一个界面，就会再次发生折射与反射现象，因此下行
4、波所携带的能量将会逐步减少。同样，当第一次发生反射的电磁波向地表方向运动的时候，也将发生折射以及反射作用，其能量也会随之减小。所以说，在物体内部折射与反射是多次进行的而且是相对独立的两种现象，电磁波的能量也将随着折射、反射次数的增多而逐渐减小。当物体内部电学性质或者导电程度的差异越大，电磁波的反射能量将会随之增强，所反馈的信息也将更加丰富，根据这些信息便能对地质信息以及物体的相关信息进行准确的分析。三、地质雷达检测步骤7地质雷达系统在隧道衬砌质量检测中，如果被检测对象所处深度超出雷达系统检测的距离，则
5、不能用地质雷达进行有效的检测。其次，检测对象的几何形态，包括高度、长度、宽度等也可以影响检测的效果。另外天线的选择根据现场检测的经验，天线中心频率一般选择400MHz～1000MHz，它关系到天线中心频率的选择。再者，被检测对象的导电率和介电常数等也需掌握，因为这将影响到对能量反射或散射的识别。此外，在检测区域不应存在大范围的金属构件和无线电射频源，以免外界的干扰。在岩石介质中检测时，围岩的不均匀性应限制在一定范围之内，以免检测对象的响应淹没在围岩性态变化之中而无法识别。四、地质雷达检测的参数选择1、
6、天线频率的选择频率高的天线发射雷达波主频高、精度较高、分辨率高、探测深度较浅、能量衰减较快;频率低的天线发射雷达波主频低、精度相对较低、分辨率低、探测的深度较深、能量衰减较慢。因此，选用天线时,应当根据隧道混凝土厚度及检测要求确定天线的频率。2、雷达波速的标定7雷达波速是计算衬砌厚度的重要参数。因施工及用料情况不同,混凝土衬砌及喷射混凝土中雷达的波速有一定的变化范围,为了保证测量的精度,对现场的雷达波速进行标定是必要的。最方便的方法是在衬砌侧壁的已知厚度内钻入钢筋。3、测线布置及里程标记为了全面检测隧
7、道衬砌的质量,在沿隧道轴线方向上(以行车方向为正向)分别在左右边墙、左右拱腰及拱顶的位置布置5条测线。同时为了保证时间剖面上各测点的位置与实际检测里程的位置相对应,在隧道边墙上用红油漆每5m作一个标记,标注里程以供核对。由于雷达天线沿隧道纵向进行检测时其测线不可能是完全直线,即使采用里程轮,也应对记录的里程与实际里程进行核对。4、信号处理天线在接收过程中为了得到更多的反射波特征,通常用宽频带进行记录,因此在记录各种有效波的同时,也不可避免地记录了各种干扰波声,使得记录图形不能清晰反映目标体。此外,由于
8、地下介质相当于一个复杂的滤波器,使得电磁脉冲到达天线时,波幅被减小,波形与原始反射波有差异。因此必须对接收的雷达信号进行适当处理,以改善数据质量,为下一步的解释提供清晰的图像。以RAMAC地质雷达为例,波形信号的处理需要以下步骤:①去直流漂移。去除采集的各道振幅上经常有的一个常数偏移。7②时间―增益滤波。用随时间变化的增益来补偿由于扩散和衰减的振幅损失,作用是对深部信号放大。③平均滤波。用选定窗口的所有样点的平均值代替图像中的每一点,使图像变得更光滑。该
