地质雷达在广西铁路隧道衬砌质量检测中的应用.pdf

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1、铁道建筑2011年第1期RailwayEngineering33文章编号：1003—1995(2011)0l-0033—03地质雷达在广西铁路隧道衬砌质量检测中的应用李青燕，曾召田，张锦锦(1．湖南省地球物理地球化学勘查院，长沙410002；2．广西大学土木建筑工程学院，南宁530004)摘要：地质雷达检测具有快速、无损、高精度等优点，是近年来发展较为迅速、效果较为显著的方法之一。本文介绍了地质雷达的检测原理、现场检测注意事项和数据处理方法；结合地质雷达在广西铁路隧道衬砌质量检测中的工程实例，分析了隧道的典型雷达波

2、形图像，表明了地质雷达在广西铁路隧道衬砌质量检测中具有良好的应用效果。关键词：地质雷达铁路隧道衬砌质量检测中图分类号：U452文献标识码：B铁路隧道的施工质量涉及到铁路的安全运营。因式中——发射天线与接收天线问的距离，一般是此，准确地检测出隧道施工质量隐患是一项十分重要固定值(m)；的工作。——电磁波在介质中的传播速度，可以利用过去隧道衬砌的工程质量检测主要依靠打钻取芯已有数据或测定获得(m／ns)。进行抽样检查，这种方法的缺点：一是随机抽样，随意——目标体的深度值(m)。性大；二是成本高、工期长；三是容易对被检物

3、造成损当发射和接收天线沿物体表面逐点同步移动时，坏。2O世纪80年代以来，国内开始运用地质雷达探就能得到其内部介质剖面图像，见图1(b)。测技术对工程结构物的质量进行无损检测。通过二十几年的发展，这种技术在铁路工程检测中已日臻完善。界面／＼’7＼采用地质雷达探测隧道的衬砌厚度、密实情况，取得了界面良好的检测效果，为工程质量的评价和处理提供了可{一界面tz7点位／m靠的基础资料。兽0l234567本文结合近几年广西铁路隧道衬砌质量检测的工{{．／留程实例，简要介绍地质雷达的检测原理、现场检测注意秘一一事项和数据处理方

4、法；分析隧道检测中典型的雷达波(a)(b)形图像，以探求采用地质雷达对隧道衬砌混凝土质量图l地质雷达检测原理进行检测的效果。1检测原理地质雷达法检测内容主要为隧道衬砌混凝土密实地质雷达应用脉冲电磁波探测隐蔽介质的分布：性、脱空及厚度等。相关介质的物理参数见表l。从向被测物发射高频宽带短脉冲电磁波时，电磁波遇到表1中可知：衬砌}昆凝土与围岩(花岗岩、砂岩、黄土不同介电特性的介质就会有部分返回，接收反射波并等)之间存在着物性差异；缺陷部位衬砌混凝土被水记录反射的时间；根据接收到的波的旅行时间(双程或空气充填，与密实的混

5、凝土的物性有明显差异。因走时)、幅度频率与波形变化资料，可以推断介质的内此，采用地质雷达法对隧道衬砌混凝土质量进行检测部结构以及目标体的深度、形状等特征参数(图1是可行的。(a))。脉冲波走时t(ns)为2现场检测注意事项￡：、／2．1天线的选择收稿日期：2010—08-0l；修回日期：2010—10—02一般来说，隧道检测天线的频率为400～作者简介：李青燕(1981一)，男，湖南双峰人，工程师。1000MHz。频率高的天线，精度较高，能量衰减较快，铁道建筑表1与隧道衬砌相关的介质的物理参数致时，应进行相应修正，

6、或给出边墙里程与线路里程对照表。2．4现场数据采集现场数据采集时，应特别注意核定采样窗口长度和增益点设置、选择显示效果，同时应观测现场记录，它是资料解释的基础。因检测中有些环境干扰信号被同时记录下来，如电线杆反射、侧面墙反射、金属物品反射等，如不参考现场记录很容易将其错判为地下异常体。现场记录的要点是把那些可能产生反射干扰的事物都记录下来，注明其性质、与测线的距离、位置关系等。检测时，需将发射和接收天线与隧道衬砌表面密贴，沿测线滑动。探测深度较浅；频率低的天线，精度相对较低，能量衰减较慢，探测的深度较深。因此，选用

7、天线时，应根据3数据分析处理隧道衬砌设计的厚度及检测要求而定。如果建设方对3．1数据处理厚度检测的精度要求较高，宜采用频率为900MHz或雷达数据的采集是分析解释的基础，数据处理则1000MHz的天线，如果建设方不作具体要求，一般采是提高信噪比，将异常突出化的过程。首先对现场采用400MHz或500MHz的天线。集回来的数据进行预处理，即定标点的编辑、文件头参2．2测线布置数设定及距离均一化。经过预处理后，还要进行一系隧道检测一般对拱顶、拱腰、边墙及隧底4大部位列的数字化信号处理。进行检测(见图2)。准确地说，拱腰

8、测线应布置在起初始数据经过数字信号处理后，可以有效地压制拱线1m范围内，边墙测线有两种情况：①对直墙断干扰信号的能量，提高雷达信号的信噪比，使雷达图象面，应在边墙的中部和墙脚1m范围内各布置1条测更易于识别地质信息，清晰地反映地质现象，从而提供线；②对曲墙断面，应布置在边墙脚11TI范围内。更准确的解释结果。目前由于受经费限制，无论是直墙断面，还是曲墙3．2