资源描述：
《地质雷达在铁路隧道衬砌质量检测中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2002年6月铁 道 工 程 学 报June2002第2期(总74)JOUNRALOFRAILWAYENGINEERINGSOCIETYNo.2(Ser.74)文章编号:1006—2106(2002)02-0071-04地质雷达在铁路隧道衬砌质量检测中的应用X郭有劲(中国铁路工程总公司地质物探试验研究中心,河北廊坊 065000)提 要:地质雷达作为一种高分辨率和高准确率、并且快速高效的探测技术而得到迅速推广和应用。本文主要介绍地质雷达检测方法的基本原理、方法、参数设置以及在铁路隧道衬砌检测应用中遇到的不同波形加以分析阐述,确信该方法对及早消除隧道病害起着非常重要作用。关键词
2、:地质雷达;铁路隧道;衬砌;检测中图分类号:P641 文献标识码:A2.1 地质雷达检测原理1 前言6地质雷达检测方法是利用超高频电磁波(10～自改革开放以来,国民经济持续稳定向前发展,国910Hz)探测介质电性分布的一种地球物理方法,高频家对基础设施建设力度日渐加强,尤其是铁路建设被电磁波以宽频带短脉冲的形式,在介质表面通过发射放到了重要位置;随着国家交通的不断发展,铁路隧道天线将信号传入介质内部,其路径、波形将随所通过介的数量也在逐年增加,同时在运营过程中暴露出来的质的电性质及几何形态而变化,经媒质界面或目标体隧道病害也在连连告急,主要表现为隧道裂纹、渗水、反射后返回地面
3、,由接收天线接收,由深度公式D=掉块,有的甚至出现塌方,严重影响交通质量和行车安1ö2)求出反射界面的深度即衬砌V·$tö2=C·$tö2(Er全。因此在铁路施工和运营过程中衬砌质量检测尤为厚度(C为电磁波在空气中的传播速度,$t为电磁波重要。但我国铁路隧道数量如此之多,光靠传统检测手在衬砌介质中的双程旅行时,Er为混凝土的相对介电段进行外观上的目测和打孔取样抽查就显得有点力不常数),通过对电磁波反射信号的波形特征,如相位、频从心,一则速度太慢,远远满足不了铁路快速发展的需度及振幅进行分析处理,从而可以推断被测目标体内要;二则检测手段不完整、不健全、以点盖面、不能形成部的结构
4、和分布形态等,原理示意见图1。连续检测剖面;另外打孔太多,还要缮后修补,同时有可能穿透防水板,导致渗水。所以,人们一直在探寻一种高效的能够对隧道衬砌质量进行全面快速的检测方法,使隧道病害能够提前得到治理。地质雷达这一新的检测方法的推广应用正好解决了这一难题。它采用高科技手段,以其高分辨率和高准确率,快速、连续且高效的无损检测方法很快得到人们的认可,我们曾先后在朔黄线、广梅汕线和南昆线、内昆线等隧道进行了推广和应用,受到了各工程和监管单位的普遍青睐,经过长期实践和不断发展,现已形成一套完整的检测系统。2地质雷达检测原理、方法、应用条件及参数设备图1X收稿日期 2002-02-1
5、5 郭有劲 工程师 男 1969年出生©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.72铁 道 工 程 学 报2002年6月 2.2 电磁波的发射与传播+E1cosH2)平行极化平面波的反射系数为:一般用于衬砌检测的雷达天线频率为400～900MHz,它的波长为0.1～0.25m,天线为偶极式发射天R∥=(E1cosH1-E2cosH2)ö(E1cosH1线,方向为90°×60°圆锥体,天线发射的脉冲电磁波在+E2cosH2)衬砌媒质中传播可近似为均匀平面波,极化方式为线对于单置式天线(收发一体)
6、,H1=H2≈0,上式可性极化,在衬砌媒质中传播时,电场强度分量可用如下简化为:关系式表示:-KZ(1)R⊥=(E2-E1)ö(E2+E1)EX=EOe式中:EX为传播距离Z=X处的电场强度,EO为R∥=(E1-E2)ö(E1+E2)传播距离Z=0处的电场强度,K=A+iB为传播常数,(一般在测量过程中只采用垂直极化法,因为垂直A为衰减常数,B为相移系数。因为在实际过程中通常极化法与水平极化法正好相位相反,只有在实际测量用相对磁导率(ur=uöu0)和相对介电常数(Er=EöE0)进过程中为了追踪不清楚的界面时利用其正反相位相互行计算媒质的衰减常数和相移系数,这样A、B可表示
7、验证对比)为由此可见,反射系数及反射信号的大小主要取决21ö2221ö21ö2A=(XL0E0ö2){[Er+(RöXE0)]-Er}(2)于探测界面两侧介电常数的差异大小,差值越大,反射21ö2221ö21ö2B=(XL0E0ö2){[Er+(RöXE0)]+Er}(3)信号越强,反映在记录图像上异常明显,清晰度高;反-7射系数越小式中L0=4P×10(享ö米)空气磁导率,E0=,信噪比底,就不会得到高清晰度图像。另-9外,当E1ö36P×10(法ö米)空气介电常数,R为媒质的电导1>E2,将获得与初
