地质雷达在铁路工程中的综合应用

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1、地质雷达在铁路工程中的综合应用地质雷达在铁路工程中的综合应用1地质雷达检测机理与物理前提　　1.1检测原理地质雷达（GroundPeratingRadar，简称GPR）方法是一种用于确定地下介质的广谱（1MHZ1GHZ）电磁技术。通过发射天线（T）发射一定主频的电磁脉冲波，电磁脉冲波在各种介质传播过程中，遇到不同介质的物性（？着r、σ）分界面时，发生波的反射，反射波由接受天线（R）接收，控制单元接收到天线传送的反射波信息，并在计算机中存储每一个测点上波形序列的振幅及波的旅行时间（△t），根据电磁波在介质中的传播速度及波的旅行时间，采用公式D=V△t

2、/2，求出反射面的深度，通过对雷达剖面记录的分析与计算，即可得到探测目标体的异常埋深、位置及厚度等情况，其工作原理图见图1。　　1.2地质雷达应用的物理前提在衬砌检测中有空洞，局部存在浇筑欠密实及轻微脱空等现象，衬砌层与围岩之间接触不好，混凝土衬砌、喷射混凝土与围岩有明显的介电常数差异，由于围岩开挖有不平的衬砌底界，故它与围岩的分界面的发射波同相轴一般为起伏的非直线图象，由这些特征也能达到探明目标体。　　2地质雷达在铁路工程中的应用实例　　2.1铁路隧道施工本文由.LHz加强型组合激发接收天线，时窗为400ns，样点数512个/Sc。　　2.1.2雷达图象识别

3、及测试结果图2为宜万铁路##隧道K#+490～K#+645隧底中心剖面的地质雷达图像，由图解释为：　　0.0～75ns为开挖水泥砂浆回填层与隧底灰岩岩体的偶合层；中心桩号+560～+570段为横洞开挖位置，雷达断面出现绕射波，形成明显的干扰波组；在中心桩号+520　　～+530，双程走时150ns，埋深10m附近和中心桩号+625，双程走时为250ns，埋深24m处出现很规则的绕射波组，排除外界干扰并结合地质资料，推断为隧底岩溶发育引起；中心桩号+610，双程走时为125ns，埋深7.5m处出现波形同向轴错断，推断为隧底基岩溶蚀破碎。　　2.2铁路工程竣工验收

4、中的应用地质雷达技术可以精确测量隧道二衬的厚度、施工质量，效果良好，可根据成像圈定施工质量不合格地段的范围。因此，使用地质雷达可以检测铁路隧道二衬的施工质量。　　2.2.1工作内容对隧道二次衬砌质量进行雷达检测，检测工作主要目的是：查明隧道二次衬砌厚度及脱空情况。根据探测目标及其现场工作条件，检测所用仪器为美国GSS生产的SIR-2雷达系统，选用900MHz高频天线，样点数512个/Sc，扫描速率32次/s，天线沿衬砌表面以连续扫描方式进行测量。　　2.2.2雷达图象识别及测试结果图3为杭州##隧道拱顶K#+340～K#+365段地质雷达图像，由图解释为：　　

5、图中K#+342～K#+350有一处脱空区，出现了强的反射条纹，界面反射能量强，同相轴的连续性较差。+358～　　+362有一处不密实块，局部反射能量较强，也出现了强的反射条纹，同相轴连续性极差，条带很狭小因而推断是衬砌不密实，0.5m处为围岩与混凝土的分界面。　　2.3铁路运营维护管理中的应用随着铁路的运营和年久失修，既有的老隧道和铁路挡墙会出现不同程度的地质病害、墙体病害等问题，为防患于未然，减少铁路运行过程中的各种灾害发生，地质雷达可以准确、及时的探测特点为铁路病害的排除提供了依据。　　2.3.1工作内容测定结构物主要尺寸、判别墙体施工质量，采用美国GS

6、S生产的SIR-2雷达系统，天线中心频率选用400MHz，时窗设为50ns，样点数512个/Sc，检测采用横断面检测。　　2.3.2雷达图象识别及测试结果图4为金温铁路左路堑挡墙K#+700剖面的地质雷达图像，此图由浅至深的解释为：①0.0ns附近的第一同相轴为天线与墙体表面的偶合层。②0.0～20ns范围内呈现较强振幅、能量均匀，推测为混凝土挡墙墙体在雷达图像上的反映。③20～28ns附近为混凝土挡墙后反滤层，反滤层由级配较好的砂砾组成，介电常数介于墙体和岩土体之间，同相轴较差，反射不连续，反射信号不强。④28ns附近即为墙体与山体的分界面。墙体与岩（土）体

7、之间两者介电常数差异很大。　　3结论与建议　　本论文通过介绍地质雷达在铁路工程建设的不同阶段的应用，结果表明地质雷达在以上三方面的应用是可行、经济、快速的一种好方法；结合国内雷达专家长期应用地质雷达的实践，实践证明雷达在铁路工程中的应用是成功的、有不可替代的优势。