地质雷达在隧道结构检测中的应用

韩护

摘  要：基于国内经济法全面发展的大背景下，交通事业作为经济发展的关键点之一，得到了全面的发展，我国交通领域中隧道的数量开始逐年的递增，但是由隧道所产生的危害也在逐年的叠加。如果不能够及时有效的对隧道产生的危害做出评价和治理，那么会给整体的交通产业发展带来负面影响。地质雷达可以通过高频率的电磁脉冲波来对隧道的结构及整体情况做出有效的探测，能够准确的对隧道的结构厚度及裂缝情况做出具体的分析。文章介绍了地质雷达的基本工作原理，对地质雷达在隧道结构检测中的应用进行阐述和分析，希望能为地质雷达在隧道检测中提供可行性思路及建议。

关键词：地质雷达;隧道;检测

中图分类号：U455.39    文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2016）03-0153-01

交通事业作为经济发展的基础，对于促进经济发展来说具有重要的现实意义。随着近些年交通事业的发展，隧道工程开始不断增加，但是由隧道工程所引起的危害也在不断的叠加。比例说：在隧道中会出现漏水的情况、衬砌出现裂损等等情况。这些危害都会对隧道的使用寿命及正常使用带来不好的影响。对此，隧道工程人员一直都在寻求高效的检测方式来治理这些隧道危害。地质雷达方法具有无损性和效率高的特点，当前已经被广泛的应用到工程地质勘测工作中，本课题中我们将主要针对地质雷达在隧道结构检测中的应用展开讨论和研究。

1  地质雷达的基本工作原理

地质雷达技术主要是通过采用介质来对电磁波形成的反射特点，来完成对介质基本结构以及存在的缺陷来完成探测。地质雷达技术的运作主要由控制器、发射以及接收天线组成的。通过电磁波能够反射的基本原理，通过天线来进行电磁波的发射，在波段受到目标体或者界面时将信号回传给天线进行接收，这时在对信号传输的时间进行记录，通过反射的天线以及接收天线方位来对目标体以及界面进行深度及缺陷的计算，具体原理图，如图1所示。

上原理图中，T为发射信号的天线，R为信号接收的天线。二者之间的距离通过X来进行表示（X一般情况下都是比较小的），有时还存在发射和接受信号的天线二者合在一起的情况。原理图中的H则为反射点e的具体深度。波段通过T出发以后，参照几何中的光学原理经过发射点e在返回到地面之后R的时间则为t，假设电磁波在介质之中的传播速度是V。由此，我们也就得出了上述几何关系的原理图。

2  地质雷达在隧道无损检测之中的具体应用

2.1  现场检测关键参数进行确定及数据处理

在进行检测以前，应该对衬砌的混凝土中的介电常数以及电磁波做出有效的现场评定，这样才能够保证在已知的厚度中来对其他的隧道预埋件进行有效的探测，还可以通过在现场进行钻孔来实施检测。对结果进行标定过程中，可以通过如下的计算公式来完成计算：

？着r=（）

v=×109

在上述公式中，具体的代表数值为相对介电常数=0.3双程旅行的时间除以2标定目标体的具体厚度。电磁波的速度=2标定目标的厚度除以双程旅行时间。

2.2  时窗及扫描样点的确认

在进行现场的探测过程中，一定要对探测时窗以及进行的扫描点等相关的参数进行设置。时窗的基本大小对于雷达探测的深度是起到一定决定性的作用，如果选取探测的深度大或小，都将不能够对深度信息进行有效的探测，进而大幅度的降低了垂向的分辨率。在对时窗进行确定过程中可以通过如下的公式来进行确定。

？驻T=·a

式中，？驻T为时窗的具体长度;a为对时窗进行调整的系数;

在对抽样点进行扫描中可以通过以下的公式来进行确定：

S=2？驻TfK×10-3

式中，S为扫描杨的基本点数;？驻T为时窗的具体长度;f为进行接收的天线的中心频率;K为系数。

2.3  数据进行分析及处理

在地质雷达来对隧道结构进行检测，主要是通过高频率的电磁技术来实现物理探测方法，在进行数据采集的过程中，为了更有效保证更多反射波的特点，在频带的记录都是比较宽的，而隧道中得到的雷达数据多少都会受到一些不良因素的干扰，比如说地理环境，雷达自身等。因此，为了有效的规避这些干扰，就需要有效的对探测结果做出准确性的提高，对原始收集和采集到的数据做出有效处理，尽量降低信号的干扰。在对数据进行处理及分析过程中，主要是对预处理以及随后的处理分析。预处理重点囊括文件参数的标记以及桩号的校正，剖面翻转等等相应数据参数的处理。

2.4  隧道检测中目标波组的具体识别

2.4.1  混凝土中的钢结构波形特点

采用金属作为导体与周围混凝土的介质介电常数是存在比较大的差异，此时电磁波的反射强度也非常大的。如果目标提是钢筋那么信号会全部被反射回来。通过使用高频率的天线来进行探测，钢拱架会形成比较清晰的反射弧，呈现出雨伞的形状，反射与相轴的三振相特点非常的相似。具体参考图，如图2所示。

2.4.2  衬砌厚度及空洞的波形特点

在衬砌以及周边的围岩之间会存在空洞区域，与混凝土及围岩的波阻产生相差比较大的，而且反射的波非常强烈，位置也比较明确和清晰。较为典型的地质雷达衬砌的具体图像，如图3所示。

地质雷达隧道的检测技术得到了非常广泛得普及和使用，但在实践中依旧还存在不少的问题，因为地质雷达进行探测过程中支护的表面中存在不平整的情况，这会给记录及检查结果带来的一定的误差，给后期的数据出来带来影响。所以，在进行检测过程中应该做好对天线与衬砌的密封工作，最大限度中保持其移动速度的同步。在对而二衬厚度及精度的介电常数进行选取中，一定要在检查之前对衬砌混凝土的介电常数做出有效的标记。

3   结  语

综上所述，当前在各大隧道施工过程中，都用到地质雷达检测技术;文章通过对地质雷达隧道检测的相关内容做出了简单的阐述和分析，希望能进一步的完善地质雷达检测方法提供可行性思路及建议。

参考文献：

[1] 罗方.地质雷达在隧道健康诊断中的应用[J].长安大学学报（自然科学   版），2006，（3）.

[2] 夏才初，潘国荣.土木工程监测技术[M].北京：中国建筑工业出版社，

2013.

[3] 李大心.探地雷达方法与应用[M].北京：北京地质出版社，2014.