地质雷达检测隧道工程方法的研究

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1、万方数据勘察科学技术2007年第6期地质雷达检测隧道工程方法的研究陶西贵李少红夏逸平(工程兵指挥学院江苏·徐州221004)提要阐述了应用地质雷达进行隧道工程检测的原理和方法，为提高地质雷达检测隧道工程的效果，分析了影响地质雷达检测的主要因素，提出了提高检测效果的方法和技术措施。结合工程实例，采用具体的检测方法和措施，取得了较好的检测效果，可为类似工程提高检测水平和相关研究提供参考。关键词地质雷达隧道工程检测方法StudyonMethod0fGPRinT咖elEn酉neeringDetectionrI钿XiguiUShaohongXiaYiping(C伽maIldInstituteofE

2、ngineeriIlgCop，PIA)AbstractThebasic研nciple锄d眦thodofGPRi6statedintunnelen百neerillgdetection．InoIdertoinl一pmVetheGPRdetectionefI&tint咖elen百ne丽ng，thep印eranalyzeslhemaininnuencialf砬to瑁0fdecec-tioneⅡ＆tapplyingGPR，andputsfoma耐thecon鹊pondingInethods帅dtechnicalme鹪ures．CorIlbined而tllpmjectex舢pl朗，thespecif

3、icdetectingmethods锄dme鸹uresarjeadop吲，舯d900de￡f＆tisob“ned．ItcouJdo珏Ier11eferencesforsimiIarengineering矾d陀latedresearch．KeywordsGPR；t岫nele嚼neering；de慨tion；method1前言检测中的有关技术问题，以便进一步提高检测水平。地质雷达法以其无损性、高效率、高分辨率等优点，正逐渐成为地下隐蔽工程调查的一种有力工具，现已广泛应用于工程地质勘察、建筑结构调查、无损检测、水文地质调查、生态环境等众多领域⋯。随着交通事业的发展，隧道的大量建设，隧道病害也屡

4、见不鲜。应用地质雷达检测隧道衬砌，在铁路、公路部门中已经普遍展开。应用地质雷达进行隧道衬砌检测已有很多研究怛州。检测内容主要包括：隧道衬砌的厚度、隧道衬砌背后回填物的密实状态、隧道衬砌背后与围岩的脱空区域、围岩的状态及其地下水向隧道侵入的通路等方面。由于高频电磁波在介质中的高衰减性，使得该方法的应用受到一定的限制口】。地质雷达的检测效果不仅与地质雷达本身的技术，还与较多影响因素相关，因而使得实际工程中很多检测效果并没有达到预期的目的。因此，有必要分析影响应用地质雷达技术检测效果的主要因素，解决地质雷达在隧道作者简介：陶西贵(1977一)，男，硕士、助教，从事岩土力学与工程的教学与科研工作

5、。收稿日期：加0r7—02—012地质雷达工作原理地质雷达是一种用于确定地下介质分布的光谱(1MHz～1GHz)电磁技术。电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电磁性质及几何形态而变化旧J。因此，根据接收到波的反射时间(双程走时)、幅度与波形资料，可以推断介质的结构。地质雷达探测示意图如图l所示。图l地质雷达探测原理示意隧道衬砌存在缺陷时，由于缺陷与良好衬砌或外围介质间的介电常数的对比差异，使得雷达波产生异常反射。从几何形态看，地下异常体可概括为点状体(如孔洞、管线等)和面状体(如裂隙、层面等)两类。它们在雷达图像上有各自特征，其中点状体特征为双曲线反射弧，面状体

6、反射呈线状反射。异万方数据2007年第6期勘察科学技术27常区的特征则可通过反射波振幅来判断，位置可通过反射波走时确定，公式如下。．^=(秽2t2一z2，2)1，2(1)式中：^为异常体埋深；z为双程走时；菇为收发距；口=c／em为电磁波在介质中的传播速度；c为电磁波在空气中传播的速度；e为介电常数，可查有关参数或测定取得。常见媒质的物性差异见表1。表l主要媒质的物性差异当发射和接收天线沿检测物体表面逐点同步移动时，就能得到其内部介质剖面图像，从而达到检测衬砌质量的目的。3影响检测效果的因素3．1检测区间物理状态的影响由(1)式可知，探测目标物深度(如空洞、衬砌的厚度等)的判断精确度是由

7、雷达波的波速设定来计算的。所谓标定的衬砌层内雷达波传播速度，实际上是衬砌层内各种原材料的综合因素影响的结果。就隧道的衬砌而言，混凝土的设计等级、搅拌和振捣的均匀性等都将影响到介电常数的取值。所以衬砌层物理状态的变化直接影响到雷达波的变化，物理状态的影响主要是含水量的变化和衬砌层材料变化的影响。如雷达波在水中的速度为O．33IIl／m，在混凝土中的速度约为O．12Ill／ns，可见在隧道检测中水对检测精度影响较大。3．2分辨率与探测深