隧道拱顶空洞的雷达探测研究.pdf

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1、第4O卷第14期山西建筑Vo1．40No．14·188·2014年5月SHANXIARCHITECTUREMav．2014·桥梁·隧道·文章编号：1009·6825(2014)14—0188-02隧道拱顶空洞的雷达探测研究林义(1．西南交通大学，四川成都610031：2．中铁西北院科学研究院有限公司，甘肃兰州730000)摘要：采用雷达对隧道拱项空洞进行了雷达探测研究，通过工程实例表明，空洞处的雷达图像呈扩散状分布，且在测线中集中分布，需要注意的是，由于现场施测时存在多种电磁干扰，因此需要结合地质资料进行分析

2、。关键词：拱顶，雷达，空洞中图分类号：U452．17文献标识码：A地质雷达是一种宽带高频电磁波信号探测方法，它可以对短设计，其测线系统如图1所示。数据采集时，为满足探测深度和距离内(20m一30m)的地质异常(地层岩性界面、岩溶、较大节精度的要求，用天线采集数据时，时窗设置为200ns，采样率为理、软弱夹层、富水带等)进行探测，地质雷达由发射天线将高频1024样点数／扫描，采用连续测量方式进行测量。(40MHz一1500MHz)的电磁波以宽带短脉冲形式向隧道掌子面掌子面方向发出，电磁波在介质中传播时遇到存在电

3、性差异的目标体，如空洞、裂隙、岩溶等时会产生回波，然后由接收天线接收。用相应雷达资料处理软件对现场采集的地质雷达数据进行处理，可得到各测线的成果图，然后根据雷达波形、电磁场强度、振幅和双程走时等参数，可以推断掌子面前方的地质构造及目标体的位置、深度和几何形态。李晋平等⋯针对铁路隧道施工中可能出现的质量问题，利用图1测线系统雷达探测示意图地质雷达对铁路隧道的工程质量进行了检测工作，并针对铁路隧3数据处理道，给出了地质雷达在无损检测应用中的工作方法，包括测线装采集的数据采用“GresWin2”软件包对地质雷达原始

4、数据进置、采集参数设定、现场检测和后期资料处理解释等；郭亮等基行处理。预报目的是为了确定拱顶是否存在空洞，实测范围约为于地质雷达的测试原理，进行地质雷达用于探测围岩松动圈的可10×11个平方。处理流程为：数据传输一文件编辑一数字滤波一行性分析，并用地质雷达对偏压隧道进行实测，研究结果验证了零点归位一偏移处理一能量均衡一时深转换一文件注释一输出地质雷达探测围岩松动圈的可行性；刘孝明等采用地质雷达对雷达时间(或深度)剖面图。将雷达时间(或深度)剖面图作为资双连拱隧道初次衬砌中的质量进行了检测，证明隧道衬砌的雷达料

5、解释的基本图件。主要过程：检测不仅可以对施工质量进行监控，而且还为工程隐患的排除提I)距离归一化：在应用探地雷达进行连续探测时，雷达天线供准确可靠的消息；王振宇等¨采用地质雷达进行更精确的短期匀速移动。预报，依据雷达反射波的振幅、相位及频率等变化探测断层和地2)确定波速：波速计算可通过以下公式进行：下水的赋存的情况，对于大范围的不良地质体，采取连续跟踪预C报的策略，通过多次预报成果的验证及反馈显著提高预报的可靠o√s性，该综合超前预报方法在隧道穿越断层和涌水段施工中取得满其中，为介质中电磁波波速；C为真空中电

6、磁波波速；s为相意的效果；许有俊等采用地质雷达对公路隧道的衬砌质量进行对介电常数。检测，根据雷达判释结果集数理统计结果，表明隧道衬砌厚度相3)水平和垂直滤波：水平波在地质雷达资料中特别发育，它对比较均匀。张正国等针对达成铁路部分隧道边墙及拱顶背是雷达采集系统本身产生的。主要来自于控制器、数据线、天线后不同程度存在空洞的情况，为消除安全隐患，应用地质雷达探的相互作用，是难以避免的。水平滤波主要是利用水平波具有时测新技术，对重点隧道进行了无损检测。本文采用地质雷达对拱间相等这一特性。在滤波过程中，求相邻的一定数量

7、的扫描线的顶的密实程度进行了检测，证明隧道局部存在空洞反应。平均值，然后与个别扫描线相比较来消除水平波。1工程概况垂直滤波主要是利用频谱特征的不同来消除杂散波，这些杂隧道所处属于前丘陵区，地势东高西低，地形逐渐变缓，沟梁散波是由外部环境引起的，频率不在雷达天线频带内。通常采用相间，冲沟发育，相对高差120m一150m，根据地面调查及钻孔揭带通滤波，高通滤波，低通滤波，小波变换等方法。示，隧道进出口均位于全一强风化云母石英片岩中，洞身主要通4结语过云母石英片岩，浅埋地段上部覆盖洪积膨胀土、细角砾土，山粱本次探测

8、的深度为自仰拱表面往上约为6rtl。上部覆盖第四系中更新统膨胀土。1)检测表明测线1的空洞反应较小，主要表现在拱顶处，大2野外数据采集小约为1m。测线2至测线4雷达空洞反应表现为破碎零散状分为了对数据进行详细的采集工作，因此采用加密的观测系统布，仰拱右侧约1m，左侧约有1．5m。收稿日期：2014—03—03作者简介：林义(1980一)，男，在读博士，工程师第4O卷第l4期山西建筑Vo1．40No．