探地雷达在铁路软基水泥桩检测中的应用.pdf

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1、134能源技术与管理2011年第1期doi：10．3969~．issn．1672—9943．201101051建j筑与jj基_础；王

2、1担_：!’：∞一。探地雷达在铁路软基水泥桩检测中的应用邵开胜，潘冬明z，胡明顺，李娟娟z，尹奇峰(1．江苏省矿业工程建设集团有限公司，江苏徐州221006；2．中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州221008)[摘要]探地雷达技术具有对浅表层结构精细探测的能力，利用该方法对汉宜铁路HYZQ-3标段软基处理水泥桩进行了检测，准确的查明了该路段水泥桩位、桩数和桩距，为评价铁路路基处理工程质量评价提供

3、了可靠的依据。[关键词]探地雷达；软基；水泥桩[中图分类号]P624[文献标识码]A[文章编号]1672-9943(2011)01-0134-03层表层传播的直达波，反射波和直达波同时被接0引言收机记录或在终端将两种波显示出来[3]。路基检测是铁路建设与管理中的关键性、基础性技术，为工程设计、施工和养护提供可靠的依据，不仅对于控制工程质量至关重要，而且决定着线路维修养护决策的科学性，并直接影响维修养护资金分配的合理性_1]。传统的路基检测方法以挖探、钎探为主，既损坏线路，又只能提供少量信息，不能提供长段线路的详细调查情况，且费时、费

4、工，远不能适应目前图1反射雷达探测原理铁路全面提速和未来高速运营的需要。近年来，地脉冲反射波旅行时为：质雷达GPR，也称探地雷达)技术被引入铁路路V~Z2q-X2__(1)l==~基检测和评估，显现出了独特功能和优异特点，引起了广泛兴趣和关注。地质雷达检测具有无损、快当地下介质中的波速为已知时，可根据精速、准确等优点，非常适用于道床、基床状态调查确测得的走时t，由上式求得目标体的深度z。式和病害检测l2]。本文介绍了探地雷达的探测原理、(1)中值即收发距，在剖面测量中是固定的；参数选择和数据处理方法，在汉宜铁路HYZQ一3值可用宽角

5、法直接测量，也可以根据近似计算公标段软基处理水泥桩进行检测评价中的应用，取式来计算。得了较好的效果。波的双程走时由反射脉冲相对于发射脉冲的延时而确定。雷达图形常以脉冲反射波的波形形1探地雷达探测原理式记录。波形的正负峰分别以黑色和白色表示，或探地雷达由发射部分和接收部分组成。发射以灰阶或彩色表示。这样，同相轴或等灰度、等色部分由产生高频脉冲波的发射机和向外辐射电磁线，即可形象地表征出地下反射界面。图2为波形波的天线(T)组成。通过发射天线电磁波以60。～记录示意图。图中对照一个简单的地质模型，画出90。的波束角向地下发射高频电磁波(

6、10一10。Hz)，了相应的波形记录。在波形记录上，各测点均以测电磁波在传播途中遇到电性分界面产生反射。反线的铅垂方向记录波形，构成雷达剖面。射波被设置在某一固定位置的接收天线(R)接反射脉冲波形的明显程度，是对探地雷达图收，如图1所示，与此同时接收天线还接收到沿岩像进行地质解释的重要依据。它决定于发射脉冲波的能量，波在地质界面上的反射特性以及波在资助项目：国家重大专项(2008ZX05035)；国家重点基础研地下介质中行进时的衰减情况。反射特性决定于究发展计划(973)(2009CB219603)物性界面的波阻抗差异，以反射系数描

7、述H]。2011年第1期邵开胜，等探地雷达在铁路软基水泥桩检测中的应用135理造成的水泥桩数量误差，在垂直路基方向(纵向)从一侧边坡到另一侧边坡布设3条测线，长度为实际路基纵向宽度，横向则在纵向测线的中点布设3条垂直的测线，长度为11．8m，测点点距均为0．1m。04资料处理方法双为了对雷达图像进行合理的地质解释，首先程～¨雨时需要进行数据处理。数据处理主要是对雷达波形间／n作处理，包括增强有效信息、抑制随机噪声、压制图2雷达剖面记录示意图非目标体的杂乱回波、提高图像的信噪比和分辨率等。其目的是压制随机的和规则的干扰，以尽可2工程概

8、况能高的分辨率在雷达图像上显示反射波，便于提汉宜铁路HYZQ一3标段，正线全长74．1km，取反射波的各种有用参数，以利于地质解释。常用位于汉川、仙桃境内。该路段路基采用了水泥桩处的雷达数据处理手段有数字滤波、反滤波、偏移绕理，水泥桩有正三角形和正方形两类，现已完成路射处理和增强处理等。数字滤波利用电磁波的频基路面铺设。为了检测该路段软基处理水泥桩数谱特征来压制各种干扰波，如直达波和多次反射目及桩距，评价路基处理质量，采用探地雷达通过波等；反滤波则是将地下介质理解为一系列的反在地表布设测线进行连续的观测。由于水泥桩和射界面，由反射波

9、特征求取各个界面的反射系数；周围软基底有着明显的电导率差异，会造成基底偏移绕射处理，即反射波的层析成像技术，是将雷反射波形同相轴在横向的连续性随着桩基而展现达记录中的每个反射点偏移到其本来位置，从而出规律性的变化。对采集的数据进一步进