地质雷达技术用于公路隧道结构检测

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1、地质雷达技术在公路隧道工程中的应用实践地质雷达技术用于公路隧道结构检测王连成涂耘蒋树屏(重庆交通科研设计院，重庆400067)摘要通过实际工程应用，介绍了地质雷达的特点、原理和探测解析方法，其在隧道结构检测的应用证明了地质雷达的实用性、先进性及其实际应用中的重要作用。关键词地质雷达，检测，应用实践分类号文献标识码文章编号TheApplicationoftheGeologicalRadarTechnologyInHighwayTunnelStructureWangliancheng1，WangYingfu2JiangShuping1，Zhangyongxing2（1Communicationr

2、esearchanddesigninstituteofChongqing,Chongqing400067China）（2CivilengineeringDepartmentofChongqingUniversity,Chongqing400045China）AbstractByTheApplicationOfTheGeologicalRadarTechnologyInHighwayTunnel，Thecharacteristic,theoryanddetectioninterpretationofGeologicalRadarwasintroduced.It’susedingeologica

3、lforecastofinthestructuraldetectionofthefinishedtunnel.It’sverifiedpracticability,advancedandimportance.Keywordsgeologicradar，detection，-5-地质雷达技术在公路隧道工程中的应用实践1引言公路隧道工程数量、规模和埋深等在逐年增大，施工过程中遇到的工程地质条件也愈加复杂。尽管在设计之前都作了一定程度的详细地质勘察，但隧道实际开挖施工中，有许多条件与勘察设计时的认识是大不相同的。仅以断层为例，实践结果表明勘察设计阶段地面测绘所查明的与围岩稳定性有关的大小断层一般不

4、足隧道地下开挖实际揭露的一半，这说明勘察设计阶段地面地质勘察工作不易满足施工要求。这种情况下隧道施工过程中必然会出现预料不到的塌方、涌水和大变形、岩爆等事件，从而经常不得不停止掘进加以处理。由此说明应该对公路隧道施工过程中围岩的稳定性状况和掌子面前方的成灾情况及时地进行超前预报。隧道竣工后，或出现开裂、漏水、变形等病害后，根据现行《公路隧道养护技术规范》的要求和隧道本身结构安全性评价的需要，不仅要进行隧道表面观测和净空断面测量，必要时还采用地质雷达进行深部的专项结构检测，如衬砌有效厚度、衬砌混凝土的均匀一致性与完整性、有无离析和蜂窝麻面、钢拱架分布情况、围岩密实完整稳定情况等。实践表明地质雷

5、达技术能在隧道施工中作出详细的超前地质预报，在隧道工程检测中准确探测衬砌混凝土、初期支护及围岩状况。2地质雷达发展应用现状随着时代的发展，用于岩土勘察的仪器和方法种类繁多，主要归纳为电磁波法和弹性波法，工程中较常使用的电磁波法为地质雷达，弹性波法为TSP（隧道地震探测仪）。TSP适合远距离较宏观的地质问题探测；而地质雷达方法利用高频电磁波（波长小，分辨率较高）进行较快速的无损伤探测，所以其较高频段还适合于隧道结构检测。目前，地质雷达技术已发展到单点探测和连续探测实时自动成图，国外的探地雷达主要为单脉冲雷达（发射信号为高压窄脉冲），工作频率为50MHz~2GHz，以美国GSSI公司生产的SIR

6、系列和加拿大A-CUBED公司的EKKO系列产品为代表。-5-地质雷达技术在公路隧道工程中的应用实践在工程实际应用中，由于地层对电磁波的衰减和仪器对地下目标的分辨率均随工作频率升高而增加，所以不同频段适合不同探测要求（表1）。表1不同频段的应用范围频段目标实用范围甚高频（30~300MHz）衰减大的介质或者远距离目标详勘普查勘探特高频微波段（0.3~3GHz）衰减小的介质（小、浅部目标）针对性的检测国产KDL系列地质雷达，针对地下工程的超前预报特点，采用的是脉冲调制式，既具有较大的探测距离又兼顾有较高的分辨率，工作频率在160~220MHz，探测距离能达到40~60m，能较好地适应超前地质预

7、报和部分工程检测。3地质雷达探测原理和方法3.1地质雷达方程地质雷达作为一种电磁波探测技术，遵循几何光学原理。它是根据回波的单程旅行时间和电磁波在相应介质中的传播速度确定目标距离，并通过综合分析判断目标性质的。在介质中传播的电磁波，其路径与电磁场强度随所通过的介质的电性、几何形态及尺寸等不同而变化，因此所接收的反射回波的幅度、形状及在横向上的展布特征也随之变化。因而，目标性质的判断，正是根据这一特点结合地质知