地質(zhì)雷達在隧道結(jié)構(gòu)檢測中的應用

韓護

摘 ?要：基于國內(nèi)經(jīng)濟法全面發(fā)展的大背景下，交通事業(yè)作為經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵點之一，得到了全面的發(fā)展，我國交通領(lǐng)域中隧道的數(shù)量開始逐年的遞增，但是由隧道所產(chǎn)生的危害也在逐年的疊加。如果不能夠及時有效的對隧道產(chǎn)生的危害做出評價和治理，那么會給整體的交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來負面影響。地質(zhì)雷達可以通過高頻率的電磁脈沖波來對隧道的結(jié)構(gòu)及整體情況做出有效的探測，能夠準確的對隧道的結(jié)構(gòu)厚度及裂縫情況做出具體的分析。文章介紹了地質(zhì)雷達的基本工作原理，對地質(zhì)雷達在隧道結(jié)構(gòu)檢測中的應用進行闡述和分析，希望能為地質(zhì)雷達在隧道檢測中提供可行性思路及建議。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)雷達;隧道;檢測

中圖分類號：U455.39 ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2016）03-0153-01

交通事業(yè)作為經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，對于促進經(jīng)濟發(fā)展來說具有重要的現(xiàn)實意義。隨著近些年交通事業(yè)的發(fā)展，隧道工程開始不斷增加，但是由隧道工程所引起的危害也在不斷的疊加。比例說：在隧道中會出現(xiàn)漏水的情況、襯砌出現(xiàn)裂損等等情況。這些危害都會對隧道的使用壽命及正常使用帶來不好的影響。對此，隧道工程人員一直都在尋求高效的檢測方式來治理這些隧道危害。地質(zhì)雷達方法具有無損性和效率高的特點，當前已經(jīng)被廣泛的應用到工程地質(zhì)勘測工作中，本課題中我們將主要針對地質(zhì)雷達在隧道結(jié)構(gòu)檢測中的應用展開討論和研究。

1 ?地質(zhì)雷達的基本工作原理

地質(zhì)雷達技術(shù)主要是通過采用介質(zhì)來對電磁波形成的反射特點，來完成對介質(zhì)基本結(jié)構(gòu)以及存在的缺陷來完成探測。地質(zhì)雷達技術(shù)的運作主要由控制器、發(fā)射以及接收天線組成的。通過電磁波能夠反射的基本原理，通過天線來進行電磁波的發(fā)射，在波段受到目標體或者界面時將信號回傳給天線進行接收，這時在對信號傳輸?shù)臅r間進行記錄，通過反射的天線以及接收天線方位來對目標體以及界面進行深度及缺陷的計算，具體原理圖，如圖1所示。

上原理圖中，T為發(fā)射信號的天線，R為信號接收的天線。二者之間的距離通過X來進行表示（X一般情況下都是比較小的），有時還存在發(fā)射和接受信號的天線二者合在一起的情況。原理圖中的H則為反射點e的具體深度。波段通過T出發(fā)以后，參照幾何中的光學原理經(jīng)過發(fā)射點e在返回到地面之后R的時間則為t，假設(shè)電磁波在介質(zhì)之中的傳播速度是V。由此，我們也就得出了上述幾何關(guān)系的原理圖。

2 ?地質(zhì)雷達在隧道無損檢測之中的具體應用

2.1 ?現(xiàn)場檢測關(guān)鍵參數(shù)進行確定及數(shù)據(jù)處理

在進行檢測以前，應該對襯砌的混凝土中的介電常數(shù)以及電磁波做出有效的現(xiàn)場評定，這樣才能夠保證在已知的厚度中來對其他的隧道預埋件進行有效的探測，還可以通過在現(xiàn)場進行鉆孔來實施檢測。對結(jié)果進行標定過程中，可以通過如下的計算公式來完成計算：

？著r=（）

v=×109

在上述公式中，具體的代表數(shù)值為相對介電常數(shù)=0.3雙程旅行的時間除以2標定目標體的具體厚度。電磁波的速度=2標定目標的厚度除以雙程旅行時間。

2.2 ?時窗及掃描樣點的確認

在進行現(xiàn)場的探測過程中，一定要對探測時窗以及進行的掃描點等相關(guān)的參數(shù)進行設(shè)置。時窗的基本大小對于雷達探測的深度是起到一定決定性的作用，如果選取探測的深度大或小，都將不能夠?qū)ι疃刃畔⑦M行有效的探測，進而大幅度的降低了垂向的分辨率。在對時窗進行確定過程中可以通過如下的公式來進行確定。

？駐T=·a

式中，？駐T為時窗的具體長度;a為對時窗進行調(diào)整的系數(shù);

在對抽樣點進行掃描中可以通過以下的公式來進行確定：

S=2？駐TfK×10-3

式中，S為掃描楊的基本點數(shù);？駐T為時窗的具體長度;f為進行接收的天線的中心頻率;K為系數(shù)。

2.3 ?數(shù)據(jù)進行分析及處理

在地質(zhì)雷達來對隧道結(jié)構(gòu)進行檢測，主要是通過高頻率的電磁技術(shù)來實現(xiàn)物理探測方法，在進行數(shù)據(jù)采集的過程中，為了更有效保證更多反射波的特點，在頻帶的記錄都是比較寬的，而隧道中得到的雷達數(shù)據(jù)多少都會受到一些不良因素的干擾，比如說地理環(huán)境，雷達自身等。因此，為了有效的規(guī)避這些干擾，就需要有效的對探測結(jié)果做出準確性的提高，對原始收集和采集到的數(shù)據(jù)做出有效處理，盡量降低信號的干擾。在對數(shù)據(jù)進行處理及分析過程中，主要是對預處理以及隨后的處理分析。預處理重點囊括文件參數(shù)的標記以及樁號的校正，剖面翻轉(zhuǎn)等等相應數(shù)據(jù)參數(shù)的處理。

2.4 ?隧道檢測中目標波組的具體識別

2.4.1 ?混凝土中的鋼結(jié)構(gòu)波形特點

采用金屬作為導體與周圍混凝土的介質(zhì)介電常數(shù)是存在比較大的差異，此時電磁波的反射強度也非常大的。如果目標提是鋼筋那么信號會全部被反射回來。通過使用高頻率的天線來進行探測，鋼拱架會形成比較清晰的反射弧，呈現(xiàn)出雨傘的形狀，反射與相軸的三振相特點非常的相似。具體參考圖，如圖2所示。

2.4.2 ?襯砌厚度及空洞的波形特點

在襯砌以及周邊的圍巖之間會存在空洞區(qū)域，與混凝土及圍巖的波阻產(chǎn)生相差比較大的，而且反射的波非常強烈，位置也比較明確和清晰。較為典型的地質(zhì)雷達襯砌的具體圖像，如圖3所示。

地質(zhì)雷達隧道的檢測技術(shù)得到了非常廣泛得普及和使用，但在實踐中依舊還存在不少的問題，因為地質(zhì)雷達進行探測過程中支護的表面中存在不平整的情況，這會給記錄及檢查結(jié)果帶來的一定的誤差，給后期的數(shù)據(jù)出來帶來影響。所以，在進行檢測過程中應該做好對天線與襯砌的密封工作，最大限度中保持其移動速度的同步。在對而二襯厚度及精度的介電常數(shù)進行選取中，一定要在檢查之前對襯砌混凝土的介電常數(shù)做出有效的標記。

3 ? 結(jié) ?語

綜上所述，當前在各大隧道施工過程中，都用到地質(zhì)雷達檢測技術(shù);文章通過對地質(zhì)雷達隧道檢測的相關(guān)內(nèi)容做出了簡單的闡述和分析，希望能進一步的完善地質(zhì)雷達檢測方法提供可行性思路及建議。

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