隧道衬砌介电常数试验与理论分析

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1、第21卷第5期2008年9月中国公路学报V01．21No．5ChinaJournalofHighwayandTransportSept．2008文章编号：1001—7372(2008)05—0070—060隧道衬砌介电常数试验与理论分析黎霞，高燕希，宁黎磊，许建武(长沙理工大学交通运输工程学院，湖南长沙410076)摘要：通过试验模拟隧道混凝土衬砌结构，分别就不同龄期和不同深度2种情况，采用地质雷达对混凝土衬砌中雷达波的传播速度进行测量，由此得到相应介电常数的测量值。并发现介电常数随衬砌深度增加而线性增大这一反常现象。结合隧道混凝土衬砌的特点，考虑隧道混

2、凝土衬砌中的自由水分布，将多相混合物介电常数的体积模型作进一步改进，提出混凝土的介电常数模型。结果表明：该模型能很好地说明所得试验结果，为地质雷达用于隧道衬砌混凝土衬砌深度的精确测量提供了必要的修正依据。关键词：隧道工程；混凝土衬砌；模型试验；介电常数；地质雷达；自由水分布中图分类号：U456．31文献标志码：AExperimentalandTheoreticalAnalysisonPermittivityofTunnelLiningLIXia，GAOYan-xi，NINGLi—lei，XUJian—WU(SchoolofTrafficandTransp

3、ortationEngineering，ChangshaUniversityofScienceandTechnology，Changsha410076，Hunan，China)Abstract：Throughtestsimulationonconcreteliningstructureintunnel，aimedattwocasesofdifferentagesanddifferentdepths，authorsmeasuredthespeedofradarwavetransmittedintheconcreteliningintunnelbyusing

4、groundpenetratingradar(GPR)，andcorrespondingtestdataofpermittivityofconcretewereobtained．Anabnormalphenomenonofthepermittivitywasobservedinwhichthevalueofpermittivitybecomeslargelinearlyasthedepthoftheconcreteliningdepthincreased．Combinedwiththecharacteristicsofconcreteliningintu

5、nnel，takingthefreewaterdistributionintoaccount，authorsimprovedthevolumetricmodelofmulti—phasemixturepermittivity。andputforwardpermittivitymodelfortheconcrete．ResultsshowthatthismodelcanbeusedtOexplaintheexperimentalresultefficiently，anditprovidescorrectreferencefortheGPRuseinmeas

6、uringthedepthoftheconcretewithgoodaccuracy．Keywords：tunnelengineering；concretelining；modeltest；permittivity；groundpenetratingra—dar；freewaterdistribution引目近几年。地质雷达作为一种新的无损检测手段，在隧道衬砌施工质量检测中得到了广泛应用‘卜21。使用地质雷达可以确定目标的位置和深度，对目标收稿日期：2008—03—22基金项目：国家自然科学基金项目(10674181)深度的测量需要知道电磁波在介质中传播

7、速度。因此，在地质雷达中，对电磁波在介质中传播速度的测量是非常重要的，它直接影响测量结果的精度。特别是浅地层目标，波速的准确度对目标的定位是否准确影响更大。而在用地质雷达检测隧道衬砌混凝作者简介：黎霞(1964一)，女，湖南长沙人，高级实验师，E-mailssunnySl9@163．eom．第5期黎霞。等：隧道衬砌介电常数试验与理论分析7l土的深度时，波的传播速度又取决于混凝土的介电常数。这样，地质雷达用于检测衬砌深度的精确程度关键取决于混凝土介电常数的确定。各种单相物质的介电常数一般可由试验很好地确定。然而，对于多相混合物来说，介电常数的确定就比较麻烦

8、。因为。多种物质混合在一起后，除了有物理方面的变化外，有时还会有化学方面的变化。