地质雷达在隧道检测应用中的多次反射研究

刘 兴

(贵州省公路工程集团有限公司)

1 地质雷达的隧道检测应用

1.1 物质的多次反射图形判断

(1)钢拱架

在诸如钢，铜这些电导率非常大的介质中，由于其属于优良的导电媒介质，所以当雷达波在以上所说的这些物质中进行传播的时候，雷达波会有极大的衰减，很的能导致雷达波无法到达更深位置的介质之中，在向钢拱架这方面发射雷达波时，所接受到的数据除了地面波和

钢拱架的一次反射波之外，基本都是由钢拱架所产生的多次反射波。而且由于钢拱架，空气，混凝土这三种介质的介电常数差别较大，其比为1∶1∶6.4，。因此，当雷达波由混凝土进入钢拱架时，波是正方向的，而当由空气进入的时候，波的方向却正好相反，以此，可以判断出多次反射中，所需要的波形的位置。

(2)小范围空洞

当雷达波上显示出双曲线波形的时候，一般都是由小型单一的空洞所形成的，因为当雷达波由介质常数大的介质进入介质常数比其小的介质之中的时候，所呈现给雷达的反射波形将会是正向的波形。因此，如果显示的波形中，空洞初始位置为白色，且符合以上特征的时候，可以推断出此波形反应的地段应该为小范围空洞。

(3)大面积采空区

当雷达上显示的图像为水平强反射波，且波形出现在同向轴中部，反射波的下端下瑞为开口抛物线，而且此波形会进行多次反射时，而且在出现的时候，将会出现白色的空洞，而且由于雷达波在由介电常数大的介质进入介电常数小的介质的时候，将会发现，发射波的振幅会是正向的，而形成这种状况的可能性会是大面积埋设物或者大面积空洞，又由于埋设物的介电常数比较小，所以由以上这些条件，将可以可判断出该处应该为大面积空洞。

1.2 地质雷达的图像分析

(1)具有初期支护的隧道

当所修建的隧道为初期支护的隧道的时候，雷达波在扫描该图像的时候，可以发现，初期的支护以及与其相对应的二次衬砌间将会存在有很明显的间隙，这是由于初期支护的隧道本身的特征所决定的，而在初期支护的隧道所形成的波形图之中，这个界面上，我们可以通过间隙，读取出二次衬砌的厚度出来。

(2)复合衬砌隧道

当所修建的隧道为复合衬砌隧道的时候，雷达波在扫描该图像的时候，可以发现，在第一次衬砌以及与其相对应的二次衬砌间将会存在有很明显的间隙，这是由于复合衬砌隧道本身的特征所决定的，而在初期支护的隧道所形成的波形图之中，这个界面上，我们可以读取出二次衬砌的厚度出来。

(3)非复合衬砌隧道

当所修建的隧道为非复合衬砌隧道的时候，可以发现，在地质雷达扫描出的图像之中，图像的振幅强度明显。同相轴显得是连续到一起的。这些都是由非复合衬砌隧道本身的特征所决定的，而在非复合衬砌隧道所形成的波形图之中，这个界面上，我们可以读取出隧道的衬砌厚度出来。

1.3 隧道衬砌质量实例分析

将由隧道回填的实度来对隧道的衬砌质量检测成果图进行判断，假设设计厚度为50 cm，然后对某隧道截取一段进行检测。

(1)如果在检测结果中，在该段衬砌的检测之中，任何地方的衬砌厚度都大于50 cm。那么，这段就符合设计所要求的厚度，若在地质雷达所形成的图像之中，并没有发生界面反射信号等状况，这就说明衬砌背后是密实的。

(2)如果在衬砌厚度和衬砌回填密实情况的时候，发现只有一段的衬砌厚度小于50 cm，而其他地段的衬砌厚度均大于所要求的厚度，而且在背后回填的问题上，也没有检查出任何问题，其均满足于最初设计的要求，那么就可以断定，一定是该段厚度小于50 cm 的区域，衬砌背后应该存在有空隙，所以应该对该段衬砌进行改进和整治。

1.4 检测中的注意事项及使用工具

作为一种通过高分辨率探测技术来进行对隧道工程检测的非破坏性工具，地质雷达在检测隧道结构的过程中，会受到以下等参数的影响。(1)混凝土的衬砌厚度和密实度;(2)钢拱架的深度，间距和层数;(3)锚杆的位置和深度;(4)衬砌裂隙的深度。在隧道建成的过程之中，之前建设的隧道有些将可能会进入需要养护的高峰期，比如衬砌裂开乃至坍塌等问题的困扰。这这个时候，我们就需要使用无损伤探测来进行维护隧道的安全，而地质雷达在这方面，将会起到举足轻重的作用。在目前的隧道工程检测过程中，被经常使用的一款地质雷达是由美国GSSI 公司生产的SIR—3000 型地质雷达，由于这款雷达的分辨率高，且工作频率可以达到900 MHz，可以胜任如今隧道中工程检测所需要达到的要求。而在现在的实际检测过程之中，一般会在位于隧道拱顶的中心布置测线，然后再在左拱腰，右拱腰，左边墙，右边墙布置测线，这一共将会布置出五条测线。

2 总 结

由于地质雷达通过多次反射对隧道衬砌检测具有可靠性，且可以检测出隧道的支护间是不是有空洞和不密实环境的存在，可以使工程队充分了解支护厚度是否符合设计的要求，从而得到对隧道建设施工有利的措施和建议，因此地质雷达在隧道检测过程中具有明显的优势，当然在检测过程中，还是存在一些其他的影响因素的，我们应该在工作中尽最大的可能避免这些因素，以获得准确的资料。

［1］ 朱海城.地质雷达检测技术在寒冷地区客运专线隧道工程中的应用［J］.铁道建筑，2012，(6):62－63.

［2］ 赵才，程永振，张向文. 地质雷达在隧道检测中的应用分析［J］.中国新技术新产品，2010，(12):104－105.

［3］ 赵顺吾.地质雷达在公路隧道质量检测中的应用［J］. 公路交通科技(应用技术版)，2011，(9):90－91.