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《隧道初衬背后空洞地质雷达探测研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、公路2009年12月第12期HIGHWAYDec2009No12文章编号:0451-0712(2009)12-0189-03中图分类号:U45211文献标识码:B隧道初衬背后空洞地质雷达探测研究1,23雷鸣,龚书林(1广东云梧高速公路有限公司云浮市527300;2广东省长大公路工程有限公司广州市510620;3湖南省高速公路管理局长沙市410001)摘要:探地雷达是岩土工程检测中较为经济、高效的检测工具之一,可以对初衬喷射混凝土的厚度、背后空洞及超挖回填密实情况进行探测。关键词:地质雷达;隧道;初衬;背
2、后空洞探地雷达以其经济、无损、快速而直观的特点成在发射和接收天线同步移动,进行地质雷达剖面测为了近年来岩土工程检测最主要的工具之一。雷达量时,通过测量地下介质中的雷达波传播速度、振波频率高、波长短、分辨率高,可实现连续性测量,是幅、相位就可以确定反射体的深度等参数。从方法目前钢筋数量、混凝土厚度、质量和围岩状态探测的原理来看,要获得有效的反射波,必须存在有电性差首选方法之一。探地雷达类似于探空雷达,他是利异的界面。用高频电磁波束的反射来探测地下目标体。由于我国近年来经济的发展,基础设施建设的增多,使得探地雷达技术在工程方面的应用越来越广泛。近年来,该技
3、术已被广泛应用于工程地质勘查、土木工程检测、矿产资源勘查、水文与生态环境调查、地质灾害预测、地下掩埋物体的探测等众多领域,特别是在图1地质雷达探测原理混凝土无损捡测,确定钢筋位置和数量、衬砌与围岩12天线频率选择之间的空洞、喷射混凝土的厚度等方面发挥着越来GPR探测深度随着天线频率的不同而不同,越大的作用。一般为05~80m。总地来说,频率越低,探测深度越大,与此相对,频率越高,探测深度越浅。对1地质雷达探测工作方法初衬喷射混凝土背后空洞及超挖回填密实情况进11地质雷达工作原理行探测一般选用400M~15G的天线,不同天线地质雷达(简称GP
4、R)剖面测量与声纳、地震反频率的适用范围见表1。本文选用900M天线作射法类似,采用的是时间域脉冲雷达,将宽频带的脉为实测研究。冲电磁波发射到介质中,通过接受反射信号达到探测目标体的目的,雷达系统向被探测物发射电磁波表1天线频率与分辨率、最大测深及盲区脉冲,电磁脉冲穿过介质表面,碰到目标物或不同介天线频率/MHz分辨率/m最大测深/m盲区/m质的界面被反射回来,根据电磁波的双程走时,分析2000004~00815~20-确定探测目标的形态及结构特性,其探测原理如图900023~50081所示。500057~10025~05通过对GPR时
5、域波形的采集、处理和分析,可300107~1005~10确定地下界面或地质体的空间位置及结构。因此,1501510~1510收稿日期:2009-11-05!190!公路2009年第12期13介质的介电常数它们分别位于隧道的拱顶,左、右拱肩以及左、右边相对于探地雷达所用的高频电磁脉冲而言,工墙5个部位。程勘探和检测中通常所遇到的介质都是以位移电流为主的低损耗介质。在这类介质中,反射系数和波[1]速主要取决于介电常数。1-2=1+2cv=式中:为反射系数;v
6、为速度;为介质的相对介电常数;c为电磁波在空气中的传播速度;下角标1,2分别表示上、下介质。由于隧道中不同介质之间存在明显的介电常数、电导率的差异,这为雷达检测隧道喷射混凝土空图2雷达检测测线断面布置示意洞提供了可靠的地球物理依据。在隧道初期支护质量检测中,空气的相对介电常数为10,喷射混凝土检测的主要内容:探测隧道衬砌背后是否存在为6~9,水为81,岩石的介电常数一般大于8,这与空洞以及空洞存在的位置和规模。其含水率有很大的关系。在实际探测过程中发现,地质雷达的探测深度电磁波由空气进入喷射混凝土层,会出现强反与探测效果,除了野外探测时测量参数选择
7、合适外射(对应地面,并且由于空气中电磁波传播速度较(中心频率、时窗、采样率、测点点距),还与实际工作快,这时的地面对应的是负相位);当电磁波遇到空时的雷达参数(系统增益、采样间隔、叠加次数等)的洞时,会在空洞的上下边界产生较强的反射。通过选择有关。图3为本次检测的部分图像。标定出介质中的电磁波传播速度后,由公式t=224x+x/v,以及雷达记录到的电磁波走时,即可计算出目标体的深度和范围。14实测资料处理的依据实测资料的处理主要采用RADAN软件进行分析。在该软件中,主要是利用Process菜单中的数字滤波器(如IIRFilter、FIRFilte
8、r)、褶积(Deconvolution)、偏移(Migration
