探地雷达在水利工程检测中的应用

任文浩

(河南省水利第一工程局，河南 郑州 450000)

探地雷达检测方法是一种无需破坏被检测物品，即可勘测到地质结构、目标物体的检测方式。尤其是在水利工程检测中，探地雷达的应用性较强。水利工程在建设过程中会涉及挡墙施工、裂缝、渗漏、工程质量等检测问题，这就需要运用探地雷达进行检测，从而得出科学合理的结论，为进一步施工提供恰当的建议与对策。水利工程建设，不仅受到建筑材料、建筑结构、使用期限等因素的影响，还会受到天气、地理位置、温度变化等因素的影响。

在水利工程检测中，运用探地雷达向目标物体发射电磁波，然后接受反射回来的电磁波图像与数据，通过图像数据分析手段进行处理，从而确定最终检测结果[1]。此时，水利工程建筑人员就可以根据检测结果，选择正确的解决措施，推进水利工程建设工作更加顺利的完成，也确保水利工程的施工质量达到预期目标。目前，探地雷达在水利工程中的应用范围已经非常广泛，例如：泵站工程质量检测、城市地下管网检测、防渗墙建设、堤坝渗漏情况检测等，都能够看到探测雷达工作的身影。

1 探地雷达在水利工程检测中的工作原理

探地雷达在水利工程检测中的工作原理，主要是运用其发射的电磁波，经过检测物体的反射，来确定物体所在的位置与性质，从而得到图像与数据，为进一步分析提供原始资料。探地雷达，从外部来看，主要是由主机、天线和配件组成；从内部来看，主要是由计算机系统、雷达电路系统、放大器、转换器、发射器和接收器组成，具体探地雷达检测系统结构如图1所示。

图1 探地雷达检测系统结构示意图

探地雷达在水利工程检测过程中，由计算机系统发出指令，设置天线参数配置，经由探地雷达电路系统向发射器、反射器、放大器、转换器同时发出指令，发射器发射高频电磁波经反射器反射到雷达电路系统，再由此向放大器传输信号经转换器转换返回到计算机系统，从而得出探地雷达检测图像与相关数据[2]。图像与相关数据主要包括电磁波反射的时间、电磁波的波形、振幅等内容，通过这些内容利用专业知识可以较容易地判断出检测物体的形态、距地面深度、位置等，准确把握水利工程检测物体情况，提升水利工程建设质量。

2 探地雷达在水利工程裂缝检测中的应用

水利工程中的裂缝，根据其产生的原因可以分为4种，分别是干缩裂缝、沉降裂缝、层间裂缝与温度裂缝。当然，水利工程裂缝的产生是在所难免的。一旦发现水利工程存在裂缝，必须立刻进行修复与完善，以免造成更大的危险与损失。裂缝产生之后，内部充满气体，外部则是建筑材料与水，由此裂缝与裂缝周围的介电常数将存在较大差异。正是由于差异的存在，才使得探地雷达在水利工程裂缝检测中有了用武之地。

水利工程存在裂缝时，其探地雷达计算机系统传输出的图像将呈现出不连续、振幅变大、波幅减小，高频率电磁波的部分在裂缝底部得到了增强。具体的表现可以分为2种：第一种，裂缝属于不均匀沉淀裂缝，此时图像将呈现出倾向性，介电常数差异性较小；第二种，裂缝属于滑坡裂缝，此时反射现象增强，图像部分断裂，波形会出现错位现象，图像之间有交叉移位等现象[3]。通过探地雷达计算机系统传输出的图像，以及介电常数变化情况，可以清晰地发现水利工程中裂缝问题的存在，从而判断水利工程中裂缝现象的严重程度，全方位发现裂缝造成的水利工程破坏程度，从而帮助水利工程工作人员在不影响水利工程整体施工情况下进行裂缝的修复与弥补，降低水利工程裂缝造成的经济损失。

3 探地雷达在水利工程渗漏检测中的应用

在水利工程建设过程中渗漏是最容易出现的，也是最普遍的现象，它属于隐藏性安全隐患，等到发现问题时，其渗漏现象也是非常明显，破坏程度也是非常严重。造成水利工程渗漏现象出现的原因有许多，例如：防渗漏工程处理不当、防渗漏措施年久失修、工程基础地基存在问题等。在水利工程渗漏检测中引入探地雷达检测方式，这些问题就可以迎刃而解。

目前，我国水利工程建设主要采用的是混凝土结构，混凝土结构由于水压的存在导致裂缝变大变宽从而出现渗漏。在利用探地雷达检测水利工程渗漏现象时，仍然是通过分析计算机系统提供的图像与数据[4]。如果被检测的水利工程不存在渗漏现象，图像中的线条将连续、平缓，波形稳定；如果被检测的水利工程存在渗漏现象，其图像中的波形将变陡峭、不连续、波长变长、频率降低。水利工程存在渗漏现象时，渗漏位置和周围环境都属于一种饱和形态，该位置的介电常数比未渗漏位置的介电常数要大，其导电率也是变大的。而波形出现不连续，也是渗漏现象的表现，渗漏位置内部是中空、松散的，从而导致出现扭曲、断裂现象。

4 探地雷达在水利工程质量检测中的应用

在水利工程完成之后，最重要的工作就是对工程建设质量进行验收与检测，这时就需要应用到探地雷达。探地雷达可以清晰直观地对水利工程整体性能进行科学评判，对水利工程质量进行检测与评定，准确定位水利工程中存在的不安全因素等。

在水利工程质量检测中，应用探地雷达的第一步就是测线布置，根据水利工程实际建设情况，可以绘制如图2所示的探地雷达现场测线布置图，从而通过水利工程实际数据，选择探地雷达的测线位置。探地雷达的测线位置就是探地雷达在水利工程检测中的设备安装位置，也是探地雷达天线与电缆安装位置。

图2 探地雷达检测现场测线布置

在确定测线位置之后，就是通过计算机软件系统设置探地雷达的天线参数配置。为了能够准确获得数据与图像，探地雷达天线频率主要选择高频率，例如表1中分别为110、200、300Hz。

在确定探地雷达的天线频率之后，其测量速度、采样数量、介电常数、增益点数等都会随之确定。

在探地雷达检测前期工作准备好之后，就可以利用探地雷达进行水利工程质量检测。由专业人员将探地雷达布置在被检测的水利工程现场，布置时要避免探地雷达天线被异物缠绕、刮碰等，确保电缆与天线的安全，避免出现拖拽等现象[5]。在数据分析时，为了能够得出更加准确的结论，可以将图像每隔20m划分成为一个部分，在图像中将水利工程中的设施明确标记出来。如果在设施安装处出现问题，能够在图像中准确快速地找到位置，一旦出现图像断开、上抬等现象，就可以判断水利工程设施安装过程中存在的安装不牢固问题。

表1 探地雷达的天线参数配置

实践证明，探地雷达能够在水利工程质量检测中发挥重要作用，能够在水利工程中得到广泛应用，其得出的结论是准确的、可执行的，能够准确判断水利工程质量是否存在问题[6]。探地雷达独特的无损害性，为水利工程质量检测工作提供了有效工具，帮助水利工作人员有效地检测水利工程完工情况。除此之外，还可以通过探地雷达，寻找到水利工程质量问题存在的确切位置，提高了工作效率。因此，在水利工程质量检测中，可以加强探地雷达的应用，在提高水利工程建设效率基础之上，进一步提升水利工程建设质量。

5 结语

传统的水利工程检测方法，随着水利工程建设要求的提高，已经远远不能够满足现实需求。因此，探地雷达在水利工程检测中的应用变得越来越重要[7]。通过介绍探地雷达在水利工程检测中的工作原理，以及探测雷达在水利工程裂缝检测、渗漏检测以及质量检测中的具体应用，可以发现探地雷达在水利工程实际检测过程发挥着重要作用，为水利工程建设提供更加便捷的检测方式，推动我国水利工程检测事业向前发展。探地雷达不需要破坏水利工程结构，其检测方式简便，耗用时间短，检测结果精确，只需要通过分析图像与相关数据就可以得出检测结果，可以说是目前最为高效的水利工程检测方法之一。