地质雷达技术在隧道衬砌质量检测中的应用研究

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1、公路隧道2011年第4期(总第76期)地质雷达技术在隧道衬砌质量检测中的应用研究黄亮(成都理工大学地球物理学院成都610059)摘要地质雷达作为一种新型无损检测设备，因其快速、高效、无损、分辨率高等优点迅速在各个工程行业得到推广。本文在阐述地质雷达工作原理的基础上，介绍了地质雷达检测工作方法、参数设置及一般数据处理，并结合工程实践分析说明其在隧道衬砌检测中的实际应用效果。关键词地质雷达无损检测隧道衬砌1引言随着我国交通事业的飞速发展，高速铁路隧道以及高等级公路隧道工程的数量逐年增加。由于隧道建设周期长，成本高，运营量大，因而对工程质量要求很高。衬砌是隧道主承载结

2、构，其施工质量的好坏对隧道的长期稳定和正常使用有着至关重要的作用。因此，隧道衬砌质量检测是隧道施工过程中一个重要环节。隧道衬砌的传统检测方法主要有钻孑L探测法、垂直反射法、回弹法、超声波法、浅层地震图1地质雷达探测原理示意图法等，这些：疗法工作量大，效率低，而且易对隧道衬一种工作方法。当发射天线和接收天线的间距为零砌结构造成破坏，不能满足实际需要，而地质雷达技时，也就是发射天线和接收天线合二为一时，称为单术以其经济、抗干扰强、分辨率高、操作方便、可实现天线形式，反之称为双天线形式。剖面法的测试结连续测量以及重要的无损检测等特点近来被广泛应果可以用地质雷达时间剖面

3、图像表示，其横坐标记用于隧道衬砌质量检测中。录了天线在地表(或衬砌面)的位置，纵坐标为反射波双程走时，表示雷达脉冲从发射天线出发经过地2地质雷达工作原理及方法下界面反射回到接收天线所需要的时间。这种记录2．1工作原理能够准确描述测线下方地下各反射界面的形态。需探地雷达(GroundPenetratingRadar，简称要指出的是，由于地下介质对电磁波的吸收，来自地GPR)方法是一种用于确定地下介质分布的广谱电下深处界面的反射波会由于信噪比过小而不易识磁波技术。其利用天线向地下发射电磁脉冲，并接别，这时可应用不同天线距的发射和接收天线在同收由地下不同介质界面的反射

4、波。电磁波在介质中一测线上进行重复测试，然后将测试记录中相同位传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质置的记录进行叠加，以增强对地下深部介质的分辨的电性质(如介电常数￡r)及几何形态的变化而变率。化。其测试原理和基本组成如图1所示。根据接收2．3数据处理方法到的回波时间、幅度和波形等信息，可判定地下介质数据处理的目的是压制随机的和规则的干扰的结构与埋藏体的位置与形态口]。波，最大限度地提高雷达剖面的信噪比，提取电磁回2．2工作方法波各种有用参数，用来解释不同介质的物理特征。目前常用的时域地质雷达测试方法有剖面法、数据处理的另一目的是将数据元素重置以补偿由于

5、宽角法、环形法、多天线法等。其中，以剖面法结合来自不同方向的反射迭加产生的空间畸变，如偏移多次覆盖技术应用最为广泛。剖面法是发射天线处理等。图2是探地雷达数据资料处理的一般流程(T)和接收天线(R)以固定间距沿测线同步移动的图，实际处理中可以根据所采集原始数据的好坏增·11。公路隧道2011年第4期(总第76期)(3)探测过程中经常会有各种干扰因素存在，因4结语此，在地质雷达图像的处理分析过程中，要做到正确通过以上介绍，可见地质雷达技术~h4FI好的应识别干扰，综合考虑各种环境因素以得到正确的分用于隧道衬砌的检测工作，综合分析，不难得出：析结果。(1)应用地质雷

6、达检测隧道衬砌质量，无论是通参考文献过理论研究还是实际操作都是可行的，并且其无损检测这一特点优于大部分传统检测方法。E13李大心．探地雷达方法及应用[M]．北京：地质出版社，1994．(2)地质雷达是一种尚在不断发展的无损探测E23中华人民共和国铁道部．TB10223-2004铁路隧道衬技术，其理论研究与实践操作尚有未完善之处，虽然砌质量无损检测规程[s]．北京：铁道出版社，2004．对隧道衬砌的探测效果良好，但准确率不可能达到E33薄会申．铁路隧道衬砌质量检测与评价地质雷达技术百分之百。因此对地质雷达探测图像的处理、分析实用手册[M]．北京：地质出版社，200

7、6．和解释，应结合地质、钻探和其他资料进行，并注重在实践中不断积累经验。姒．址—喜屯．工lLj止．址．j止—止(上接第10页)赁价格合适，采用堰筑法经济效益明显。4．3两种明挖工法比较(3)填筑法有效规避了水下隧道的各种风险，但]口]]]【!I海域段采用填筑法施工，利于人工岛大面积清是施工进度较缓慢，造价相对较高。淤后实施岸壁结构抛石基础，人工岛可后期利用，筑(4)如果能展开更大刚度的可循环新式复合型岛总体费用相对较低；人工岛岸壁结构、岛体填筑与围护结构研究，避免海上浇筑混凝土围护结构，加大隧道施工错时错位，互不干扰；人工岛主体结构基本型材可利用率，将为海上水下

8、明挖隧道的修建带来完工后