浅谈探地雷达在隧道质量检测中的应用

浅谈探地雷达在隧道质量检测中的应用
探地雷达在隧道质量检测中比以往常见的检测方法更具有高采用率、高效率、连续检测无损费用低等优点，检测具有特别的灵活性，是在隧道质量检测中一种新型的无损质量检测仪器。

标签：探地雷达隧道质量检测
1探地雷达的概述
1.1探地雷达系统的组成
探地雷达是采用高频电磁波进行无损检测的一种新型仪器。

各种型号的国内外的探地雷达系统的组成基本上都是一样的，都是由成像显示设备、天线、信号处理机、发射机、接收机和分离器等设备组成。

1.2探地雷达具备的优点
探地雷达作为新型的一种无损检测仪器，其具有无损检测、高效率、高分辨率和结果直观等优点。

（1）无损检测：由于探地雷达采用的是用天线系统对电磁波进行发射和接收，因此，当天线发射出电磁波之后，电磁波能够经由空气而传到地面介质，再地面介质进行传播。

即使在遇到阻抗变化的时候，电磁波会因此而发生折射和反射的现象，但是接收天线仍然可以通过介质而接收到电磁波，对介质不会产生任何的损伤。

（2）高效率：因为探地雷达采用的是高频发射器，因此其接收和采样的时间都比较短，在进行检测的时候具有较高的效率。

（3）高分辨率：因为电磁脉冲子波的宽度比较窄，所以能够获取非常高的分辨率，不管是在纵向方面还是横向方面，探地雷达的接收和发射效率都特别高，能够对探测进行连续工作。

（4）结果直观：探地雷达在进行探测时候采用的是剖面法，地面介质所发生的变化规律能够通过结果直观直接反映出来，就算对于数据不通过复杂的处理，普通的工作人员仍然可以对资料进行解释。

1.3探地雷达使用时的限制
探地雷达虽然具备很多的优点，但是与众多的探测方法一样，在使用的时候也存在着一些限制。

探地雷达进行探测的时候采用的是高频电磁波，高导介质会导致电磁波在传播的时候会有较大的衰减，从而使雷达波的穿透能力受到了限制。

探地雷达在测量的时候还会因为介质的阻抗差异而受到影响，因此对于识别和认定目标来说具有较大的困难。

2探地雷达在隧道工程质量检测中的检测原理
2.1不密实和空洞的检测原理
在对隧道进行实际检测的时候，由于隧道的空洞形状都呈现出不规则状，因此通常情况下，在雷达的图形当中因为空洞缺陷而很难获得标准的双曲线形。

而电磁波在进行传播的时候，由于会遇到不同的介面和介质，因此会发生反射。

探地雷达正是采用了此不密实和空洞的检测原理，对于隧道中混凝土的不密实和背后的空洞情况进行检测判断的数据是较为准确清晰。

2.2厚度大小的检测原理
当电磁波在进行传播的时候，有时候会是从一种介质传到另外一种介质去，从而在两种介质的界面产生反射，接收天线在接收到反射信号之后就会自动的记录下来，将电磁波在介质间的传播时间、传播速度和介电常数通过记录计算，可得出电磁波的传播速度。

在隧道应用探地雷达进行混凝土质量检测的时候，混凝土的介电常数可以在现场中通过标定得出，然后再依据仪器中所记录的反射波在介质进行传播的时候所产生的双程时间，从而计算出厚度的大小。

3探地雷达在隧道工程质量检测中需要注意的事项
3.1确定雷达的波速
在隧道工程现场进行雷达波速的实际测量是对于衬砌中走行的速度能够提供重要的数据。

一般会在隧道的衬砌上进行雷达的段测线进行测线，岩体与衬砌的交界面产生反射波时所需的时间，然后再在测线的位置进行钻孔穿透，通过实际丈量出的衬砌厚度而计算出雷达的波速。

如果是无法进行钻孔的，那么就根据隧道的进出口中明洞的衬砌厚度以及进行实测时所发生的反射时间，计算出雷达的波速，然后取其平均值来作为衬砌厚度的计算参数。

3.2布置测线
一般来说，进行隧道工程的质量检测都会分为进行初衬质检和二衬质检。

初衬质检一般在连拱隧道的单洞左右供腰和拱顶分别布置1条测线，同时在一侧的边墙处也布置1条测线，一共是布置4条测线；而分离式的隧道单洞则是在隧道的左右供腰、拱顶和左右的边墙分别布置1条测线，一共是布置5条测线。

二衬质检则是不管是连拱隧道还是分离式隧道，在隧道的左右供腰、拱顶各自分别布置1条测线，一共是布置3条测线。

3.3天线频率
在进行初衬质检的时候，一般都会采用900MHz的增强型的天线进行检测，探测的深度一般是在0.5m上下，而二衬质检的时候采用的是400MHz的天线，探测的深度一般在2m上下。

4探地雷达在隧道质量检测中的实际应用
4.1对衬砌混凝土进行背后的空洞图像分析
在进行隧道工程质量检测的时候，因为探地雷达所受到的影响会比较小，因此其采集到的数据质量会比较好，在雷达的图像上空洞就能够明显的显示出来。

空洞在图像上明显的显示，那么雷达波在空气中进行传播的宽幅振荡也能够在图像上显示明显。

4.2在初期支护混凝土背时进行的空洞图像分析
对于隧道的初期支护的质量检测，最主要的是在于混凝土背存在的空洞现象。

由于在进行初期支护检测的时候，隧道工程正在进行施工，进行检测时周围的环境和条件相对来说都比较差，因此，在检测前要尽量的做好准备工作，尽最大的可能将干扰因素进行排除，从而对采集的数据质量提供保证，为进行的图像分析奠定基础。

4.3对衬砌混凝土厚度的图像分析
对于衬砌厚度的检测是在隧道工作质量检测时必要的检测工作，其厚度的分析可以通过雷达进行检测的数据处理图像看的出来。

如果衬砌的施工质量水平非常好的时候，那么在图像上，衬砌与其初期支护的界面就不是特别的清楚；相反，如果衬砌与其衬砌支护的界面的脱空间隙比较大的时候，只要有2cm的脱空间隙，那么雷达波进行反射的界面就会显得非常的清晰。

层位分析软件能够通过绘出分界面，自动的记录电磁波的双程走时，从而计算出厚度数据。

5总结
综上所述，探地雷达在隧道质量检测中具有非常重要的作用。

由于其在检测中具有高采用率、高效率、无损检测等优点，在工程施工领域中广泛应用，尤其是在隧道的检测越来越普遍。

在实际检测中，要积累大量丰富的经验，对检测过程中出现的干扰进行正确识别。

参考文献
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