隧道地质雷达检测方法

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公路隧道衬砌厚度的探地雷达检测方法(1)

２００８年第１期能源技术与管理公路隧道衬砌厚度的探地雷达检测方法周鑫鑫１，张鸿飞１，史海涛２（１．郑州大学环境与水利学院，河南郑州４５０００２；２．徐州矿务集团庞庄煤矿技术中心，江苏徐州２２１１４１）［摘要］探地雷达方法具有分辨率高、成本低、快速、无损等优点。

介绍了探地雷达的工作原理和工作方法，通过研究隧道衬砌厚度的探地雷达图谱特征，将探地雷达技术应用于衬砌厚度检测中，为隧道的衬砌厚度质量检测提供了一种高效的检测手段，并以某公路隧道为实例，说明了探地雷达技术在实际应用中的可行性和技术优势。

［关键词］探地雷达；隧道工程；衬砌厚度［中图分类号］ＴＵ９５９．６［文献标识码］Ｂ［文章编号］１６７２!９９４３（２００８）０１!００８３!０２０引言随着高等级公路向山区发展，公路隧道的数量、规模越来越大。

此类地下工程由于地质条件复杂，施工环境相对恶劣，如果施工工艺不规范、工序不严格，易产生隧道衬砌厚度不足等质量通病，如不能及时发现并纠正这些质量问题，将会影响工程的交付使用和营运安全［１］。

为及时发现隧道衬砌混凝土的质量问题，可利用具有快速高效、分辨率高的探地雷达法沿测线扫描检测。

本文将分别对探地雷达方法的工作原理、衬砌结构层厚度的确定进行阐述。

１探地雷达方法地质雷达检测方法是近年来应用于浅层地球物理勘探的一项新技术，其特点是快速、无损、连续检测，并以实时成像的方式显示探测结果，分析、解释直观方便，加上其探测精度高、样点密、工作效率高等优势而倍受青睐［２］。

１．１探地雷达方法的工作原理探地雷达检测方法的工作原理是用无载波高速脉冲作为探测地下目标的信号源，其脉冲参数因目标探测要求而定。

用宽带天线将高速脉冲换成脉冲电磁波进行辐射，一部分经发射天线直接到达接收天线形成直达波，可用作地下目标深度的参考；一部分进入地下传播，当遇到地下目标或不同媒质界面时产生反射，反射的电磁波经地表到接收天线形成反射波，反射波相对地表反射的直达波出现的时间是电磁波从地表到目标再从目标到地表传播所需的时间［３］。

隧道质量无损检测的地质雷达技术-new1

隧道质量无损检测的地质雷达技术王正成1，2，吴晔1（1、北京铁城建设监理有限责任公司2、北京铁城信诺工程检测有限公司）摘要：地质雷达基于电磁波的反射原理，能够快速准确的定位隧道衬砌混凝土的质量缺陷。

结合隧道工程质量检测中的实际经验，从数据采集、处理和分析三方面入手，对提高数据采集质量，处理效果和缺陷的波形特征进行归纳与总结。

关键词：地质雷达隧道脱空钢架厚度1工作原理地质雷达是利用超高频窄脉冲（106－109Hz）电磁波在介质中传播规律的一种无损检测设备，它能够快速获得相关探测区域的详细信息。

地质雷达主要由主机、天线和界面单元组成，其中天线又包括发射端和接收端两部分。

地质雷达系统采集数据时，天线的发射端向测量表面以下发送以球面波形式传播的电磁波，同时，天线的接收端接收由不同电介质特性的层面反射的回波，经电缆或光纤传输到终端连接的计算机上，实时显示雷达图像。

电磁波在介质中传播时，其路径、波形将随所通过介质的电性质和几何形态的不同而变化。

当目标体为面反射体时，雷达图像上显示的是与反射界面相一致的一条曲线，当目标体为点反射体时，其雷达图像上显示的是一个抛物线，或称之为双曲线的一支。

地质雷达天线的发射端与接收端之间的距离很小，甚至合二为一，当地层倾角不大时，反射波的全部路径几乎是垂直地面的，因此，可以认为在测线不同位置上法线反射时间的变化就反映了地下地层的构造形态。

地质雷达工作频率高，在介质中以位移电流为主，因此，电磁波传播过程中很少频散，速度基本上由介质的介电性质决定。

电磁波传播理论和弹性波的传播理论有很多类似的地方，两者遵循同一形式的波动方程，只是波动方程中变量代表的物理意义不同。

2数据采集2.1 测线布置地质雷达测线通常按拱顶、左右拱腰和左右边墙各一条，共5条测线布置，测线走向为隧道的径向方向。

拱顶和拱腰部位的测线可以使用机械设备抬升，人工托举雷达天线的方法进行检测，抬升设备可现场搭建或借用已有设备（见图1和图2），如果使用路灯维修车进行高空部位数据采集时，因为要沿隧道纵向行进，其支撑部位不能落地，所以要特别注意安全。

隧道检测中的地质雷达无损探测技术

隧道检测中的地质雷达无损探测技术摘要：隧道施工是公路、铁路建造过程中较为常见的重、难点问题，其隐蔽工程量大、作业空间狭窄，部分地区受天然地质条件制约，还可能出现泥石流、滑坡等状况，危险性相对较高，因此必须通过有效的检测手段，实时监控拱顶下沉、围岩支撑等参数，以防安全事故的发生。

本文聚焦隧道检测必要性及难点问题，引入地质雷达检测技术，对其原理、应用及注意事项进行了展开论述。

关键词：隧道检测；地质雷达；无损检测技术前言：雷达技术具有显著的高效性、精准性特征，最早广泛应用于军事领域，并衍生出了脉冲雷达、连续波雷达等多种形式，可以满足不同场景下的探测需求。

当前伴随科技手段的进步，雷达技术融合发展趋势愈发明显，与激光、红外光等探测方案相互协同，应用领域也进一步扩展，地质雷达的出现，更是为交通基建无损检测提供了较为可行、高效的思路，有必要就其应用要点进行深入探究。

1地质雷达无损检测技术工作原理概述隧道工程危险系数高、施工难度大，拱顶、围岩等构造随时可能在不可预见因素的干扰下，出现坍塌、松动等状况，所以实践操作时，通常会结合超前支护、超前灌浆等方法技进行术辅助加固，施工结束后也要经过严谨、细致的检查验收，防止安全事故发生。

在这一过程中，地质雷达无损检测技术尤为关键，它可以在106至109Hz无线电的帮助下，对地下介质分布状况进行客观描述，为超前支护、二次衬砌等的质量、强度分析提供依据，方便后续施工的开展，也为验收工作提供依据。

从检测原理上看，电磁波是地质雷达探测的主要依托，当天线完成定向发射操作后，电磁波会在目标体、地层中，发生投射、反射作用，进而返回接收天线，在滤波器、解码器等的作用下进行数字化处理，并直接转化、显示为波形结构，技术人员通过波幅、传播时间等，就可以快速获知相关信息，实现参数采集。

需要注意的是，电磁波本身是存在衰减问题的，目标体埋深、电性差异等，均会对其传送过程造成影响，电位差越大，相关界面就会越清晰，分析准确性也就更有保障。

某隧道地质雷达检测

04
隧道地质雷达检测案例分析
案例一：某隧道掌子面前方不良地质体检测
检测目的通过地质雷达对隧道掌子面前方进行扫描，预测并识别前方可能存在的不良地质体，如断层、破碎带、软弱夹层等。
检测方法在隧道掌子面布置测线，使用地质雷达进行连续扫描，获取反射信号数据。通过对数据的处理和分析，识别出前方不良地质体的位置和范围。
检测结果成功预测并识别出掌子面前方的不良地质体，为后续施工提供了重要的地质信息，避免了潜在的施工风险。
案例二：某隧道衬砌背后空洞检测
检测目的
01
利用地质雷达对隧道衬砌背后进行扫描，检测是否存在空洞、
不密实等缺陷，确保隧道结构安全。
检测方法
02
在隧道衬砌表面布置测线，使用地质雷达进行扫描。通过对反
工作。
现场测线布置
按照检测方案在隧道内布置测线，确保测线覆盖整个检测范围。
数据采集
启动地质雷达设备，沿着测线进行连续扫描和数据采集，记录反射波的振幅、频率和旅行时间等
信息。
数据处理与解释
数据预处理
对采集到的原始数据进行预处理，包括去噪、滤波、增益等操作，提高数据质量。
图像生成
利用专业软件对处理后的数据进行成像处理，生成雷达剖面图或三维图像。
针对问题的解决方法与建议
改进数据采集技术
针对耦合不良问题，可以优化雷达天线设计，提高天线与隧道壁的耦合性能；针对采样频率问题，应根据实际需求选择合适的采样频率，以保证数据分辨率和处理效率。
综合运用多种解释方法
结合地质资料、地球物理勘探等多种方法，对雷达数据进行综合解释，提高解释结果的准确性和可靠性。
在隧道仰拱表面布置测线，使用地质雷达进行扫描。通过对反射信号的分析，判断仰拱下方的虚碴情况和堆积厚度。

应用地质雷达的隧道工程质量检测流程与方法研究

应用地质雷达的隧道工程质量检测流程与方法研究【摘要】地质雷达是一种重要的隧道工程质量检测技术，本研究旨在探讨其在隧道工程中的应用及方法。

地质雷达原理及应用、隧道工程质量检测方法概述、地质雷达在隧道工程中的应用、实地应用案例分析以及数据处理与分析将在正文中详细介绍。

通过对地质雷达的优势、存在的问题以及改进措施的讨论，可以更好地认识其在隧道工程中的作用。

未来发展方向将提供未来研究方向的参考。

研究的结果将对提高隧道工程质量及施工效率具有重要意义，为工程质量检测提供了新的思路和方法。

【关键词】地质雷达、隧道工程、质量检测、方法、原理、应用、案例分析、数据处理、分析、优势、问题、改进措施、发展方向1. 引言1.1 背景介绍隧道工程的质量检测涉及到地质构造、地质岩性和地下水等多个方面的因素，需要综合考虑各种地质情况，以确保隧道施工的安全和顺利进行。

地质雷达能够通过电磁波的回波信号来反映地下介质的性质和结构，为隧道工程质量检测提供了一种全新的视角和方法。

本文将结合地质雷达的原理及应用、隧道工程质量检测方法概述、地质雷达在隧道工程质量检测中的应用、实地应用案例分析和数据处理与分析等方面，探讨地质雷达在隧道工程质量检测中的优势和存在的问题，并提出未来发展的方向和改进措施。

希望通过本文的研究，能为提高隧道工程质量检测的效率和精度提供一定的参考和借鉴。

1.2 研究目的本文旨在探讨应用地质雷达进行隧道工程质量检测的流程与方法，从而提高隧道工程的质量和安全水平。

具体研究目的包括：（1）研究地质雷达原理及应用，深入掌握其工作原理和适用范围；（2）概述隧道工程质量检测方法，对比分析各种检测方法的优缺点；（3）探讨地质雷达在隧道工程质量检测中的应用情况，总结实践经验和技术难点；（4）通过实地应用案例分析，验证地质雷达在隧道工程质量检测中的有效性和可行性；（5）深入研究数据处理与分析方法，提出提高检测效率和准确性的方案。

通过以上研究目的的实现，本文旨在为地质雷达在隧道工程质量检测中的应用提供理论支持和实践指导，促进相关领域的发展和进步。

地质雷达与隧道工程检测-仰拱

03
人员可能存在一定的难度。
04
地质雷达在仰拱检测中的应用
地质雷达在仰拱检测中的优势
无损检测
地质雷达能够实现无损检测，不会对隧道仰拱结构造成破坏，确保结构安全。
高精度定位
地质雷达具有高精度定位能力，能够准确检测出仰拱内部的缺陷和异常。
实时监测
地质雷达可以实时监测隧道仰拱的施工情况，及时发现和解决潜在问题。
地质雷达与隧道工程检测仰拱
目录
• 引言 • 地质雷达检测技术原理 • 仰拱检测的必要性 • 地质雷达在仰拱检测中的应用 • 仰拱检测的未来展望 • 结论
01
引言
仰拱在隧道工程中的重要性
01
仰拱是隧道结构的重要组成部分，主要起到承受压力、防止隧道底部上抬和防止地下水渗漏等作用。
02
仰拱的质量直接关系到隧道工程的整体稳定性和安全性，对保障行车和人员安全具有重要意义。
定期进行仰拱检测，有助于建立和完善隧道健康监测系统，提高隧道运营的安全性和可靠性。
仰拱检测的常见问题
01
仰拱检测过程中，可能存在信号干扰和杂波影响，导致检测结果不准确或误判。
02
对于不同地质条件和施工方法的隧道，仰拱检测的标准和规范
可能存在差异，需要针对具体情况制定相应的检测方案。
仰拱检测的数据处理和分析需要专业知识和技能，对于非专业
公路、铁路隧道仰拱检测
检测隧道仰拱的混凝土厚度、密实度等质量指标，以确保隧道结构的稳定性和安全性。
03
仰拱检测的必要性
仰拱对隧道安全的影响
仰拱作为隧道结构的重要组成部分，对隧道整体稳定性、安全性
和使用寿命具有重要影响。
仰拱的施工质量问题可能导致隧道结构失稳、衬砌开裂、渗漏等安全隐患，严重影响隧道运营安

地质雷达法TB10223-2004铁路隧道衬砌质量无损检测规程

不连续，较分散；３空洞：衬砌界面反射信号强，三振相明显，在其下部仍
有强反射界面信号，两组信号时程差较大
４．３．９衬砌内部钢架、钢筋位置分布的主要判定特征应符合下
列要求：
１钢架：分散的月牙形强反射信号；２钢筋：连续的小双曲线形强反射信号〔）
１ｍ；６应随时记录可能对测量产生电磁影响的物体（如渗水、
电缆、铁架等）及其位置；
７应准确标记测量位置。
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４．３数据处理与解释
４．３．１原始数据处理前应回放检验，数据记录应完整、信号清晰，里程标记准确。不合格的原始数据不得进行处理与解释。４．３．２数据处理与解释软件应使用正式认证的软件或经鉴定合格的软件。４．３．３数据处理与解释可采用下列流程：
１）在已知厚度部位或材料与隧道相同的其他预制件上测
量；２）在洞口或洞内避车洞处使用双天线直达波法测量；
３）钻孔实测３求取参数时应具备以下条件：
功标定目标体的厚度一般不小于巧ｃｍ，且厚度己知；２）标定记录中界面反射信号应清晰、准确４标宁结果应按下式计算
。＝｛（）竺３ｔ）
＼２ｄ／
（４．２．２－１）
。一２ｄｔＸ１０９
（４．２．２－２）
式中。— 相对介电常数；二— 电磁波速（ｍ／ｓ）；ｔ— 双程旅行时间（ｎｓ）；ｄ— 标定目标体厚度或距离（ｍ）ｏ
· ６
４．２．３测量时窗由下式确定：２ｄ抵
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地质雷达校验方法

地质雷达校验方法
1、概述
地质雷达用于检测衬砌厚度、衬砌背后的回填密实度和衬砌内部钢架、钢筋等分布，及超前地质预报。

2、技术要求
1•信号迭加次数可选择；
2. 具有点测与连续测量功能；
3. 具有手动或自动位置标记功能；
4. 系统增益不低于150dB;
5. 信噪比不低于60 dB ；
6. 目测仪器的外观是否完好；
7. 最大探测深度应大于2m
3、方法
目测仪器的外观是否完好，是影响测量结果。

选定一个场地，用地质雷达测出其厚度。

4、比对
用由计量机构检定的钢卷尺在与地质雷达相同的部位测量出其厚度，与地质
雷达测出的厚度相对比，其误差允许土2cm
5、校验仪器
钢卷尺5m
&校验结果的处理及判定
以比对的结果不超过误差值为合格。

7、校验周期
校验周期为二年。

8、附录
地质雷达比对校验方法记录。

9、校验方法及依据
《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》TB10223-2004
一、外观
是否完好
二、、比对
实测数据(cm) 误差(cm) 结果地质雷达
钢卷尺
项目校验数据结果校验结论:
校验员
校验日期：年月日
校验用设备：钢卷尺
校验周期：2年核验员
有效日期：年月日仪器编号：
地质雷达记录。

隧道地质雷达检测方法

隧道地质雷达法检测1、目的检测支护（衬砌）厚度、背部回填密实度、内部钢架、钢筋分布情况。

2、应用范围检测混凝土与围岩接触面的脱空情况，支护（衬砌）厚度、内部钢架、钢筋分布情况；检测仰拱充填虚渣、虚土并圈定其范围；探查围岩地质情况。

3、依据参照《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》（TB 10223—2004/J 341—2004）。

4、检测步骤4.1 地质雷达探测系统组成地质雷达探测系统由地质雷达主机、天线、便携式计算机、数据采集软件、数据分析处理软件等组成。

地质雷达主机技术指标应符合以下要求：系统增益不低于150dB；信噪比不低于60dB；模/数转换不低于16位；信号叠加次数可选择；采样间隔一般不大于0.5ns；实时滤波功能可选择；具有点测与连续测量功能；具有手动或自动位置标记功能；具有现场数据处理功能。

地质雷达天线可采用不同频率的天线组合，技术指标应符合以下要求：具有屏蔽功能；最大探测深度大于2m；垂直分辨率应高于2cm。

隧道风速检测1、目的检测隧道风速。

2、适用范围隧道施工通风和运营通风风速检测。

3、依据按照《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ 026.1—1999)、《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1—2004) 、《公路隧道施工技术规范》(JTG 60—2009)等相关规定。

4、检测仪器与方法4.1 检测仪器常用的风表有杯式和翼式两种，杯式风表用在检测大于10m/s的高风速；翼式风表用在检测0.5~10m/s的中等风速，具有高灵敏度的翼式风表也可以用在检测0.1~0.5m/s的低风速。

检测时，先回零，待叶轮转动稳定后打开开关，则指针随着转动，同时记录时间。

经1~2min后，关闭开关。

风表可以测一点的风速，也可以测隧道的平均风速。

用风表检测隧道断面的平均风速时，测风员应该使用风表正对风流，在所测隧道断面上按一定的路线均匀移动风表。

通常采用的线路如图2所示。

隧道内环境噪声检测1、目的隧道内环境噪声检测。

地质雷达操作规程

地质雷达法检测操作规程1、地质雷达法合用范围地质雷达法可用于地层划分、岩溶和不均匀体的探测、工程质量的检测，如检测衬砌厚度、衬砌暗地里的回填密实度和衬砌内部钢架、钢筋等分布，地下管线探查及隧道超前地质预报等。

2、地质雷达主机技术指标：（1）系统增益不低于150dB；（2）信噪比不低于60dB；（3）采样间隔普通不大于0.5ns、A/D模数转换不低于16位；（4）计时误差小于1ns；（5）具有点测与连续测量功能，连续测量时，扫描速率大于64次/秒；（6）具有可选的信号叠加、实时滤波、时窗、增益、点测与连续测量、手动与自动位置标记功能；（7）具有现场数据处理功能，实时检测与显示功能，具有多种可选方式和现场数据处理能力。

3、地质雷达应符合下列要求：（1）探测体的厚度大于天线有效波长的1/4，探测体的宽度或者相邻被探测体可以分辨的最小间距大于探测天线有效波第一聂菲儿带半径。

（2）测线经过的表面相对平缓、无障碍、易于天线挪移。

（3）避开高电导屏蔽层或者大范围的金属构件。

4、地质雷达天线可采用不同频率的天线组合，技术指标为：（1）具有屏蔽功能；（2）最大探测深度应大于2m；（3）垂直分辨率应高于2cm。

5、现场检测（1）测线布置1、隧道施工过程中质量检测应以纵向布线为主，横向布线为辅。

纵向布线的位置应在隧道的拱顶、摆布拱腰、摆布边墙和隧道底部各布置一条；横向布线可按检测内容和要求布设线距。

普通情况线距8～12m；采用点测时每断面不少于6点。

检测中发现不合格地段应加密测线或者测点。

2、隧道竣工验收时质量检测应纵向布线，必要时可横向布线。

纵向布线的位置应在隧道拱顶、摆布拱腰和摆布边墙各布一条；横向布线线距8～12m；采用点测时每断面不少于5个点。

需确定回填空洞规模和范围时，应加密测线和测点。

3、三线隧道应在隧道拱顶部位增加2条测线。

4、测线每5～10m应有一历程标记。

（2）介质参数的标定：检测前应对衬砌混凝土的介电常数或者电磁波速做现场标定，且每座隧道不少于一处，每处实测不少于3次，取平均值为该隧道的介电常数或者电磁波速。

地质雷达技术在公路隧道质量检测中的应用

地质雷达技术在公路隧道质量检测中的应用摘要：目前公路隧道工程中，常常出现衬砌背后空洞、衬砌厚度不足等质量缺陷。

本论述以某公路隧道建设工程为例，通过对隧道部分段落的隧道衬砌进行地质雷达无损检测，波形图数据处理分析，及时发现隧道施工过程中容易出现的质量缺陷，加强隧道施工过程质量管控，为后续施工提供数据支撑，达到消除隧道质量隐患和提升隧道施工质量的目标。

关键词：地质雷达；衬砌；无损检测；电磁波1.地质雷达检测原理及应用条件地质雷达检测的基本原理是采用电磁波探测技术，利用电磁波在不同介质中传播所产生的反射现象和数据差异来分析具体的地质情况，如图1所示。

从原理上讲，地质雷达类似于声纳设备，发射机发射脉冲电磁波讯号，该电磁波讯号在岩层、土壤等介质中传播，在传播过程中遇到与所检测的岩层、土壤等不同介质的物体时会发生反射，接收机拾取所反射的信号，记录它并在相配套的计算机软件中显示为不规律的波形图像，根据所显示的波形图像可判断地下物体的位置和距离，用于检测各种地下构筑物。

图1 地质雷达工作原理地质雷达发射电磁波所造成的反射是由电磁波传播介质中电阻抗的变化产生的，在地质雷达频率范围内，地下介质的电阻抗变化主要由相对介电常数的变化决定，反射系数R如式1所示：式中：e1、e2分别为相对介电常数。

由式1可以看出，信号反射的强弱主要取决于不同介质的相对介电常数差值，差值越大，信号反射越明显。

在隧道检测中，一般检测的介质主要由围岩、混凝土、空气、水构成，有关介质的介电常数值见表1所列。

表1 不同介质的相对介电常数2.隧道质量检测应用实例2.1 工程概况该隧道分离式设计，间距约30 m。

右线进口桩号为K119+730，出口桩号为K120+685，全长955 m；均属中隧道。

隧址区属构造剥蚀中低山地貌单元，山体形态多浑圆状，山脊较宽，洞室埋深较大，岩性主要为中风化板岩，岩体节理裂隙较发育，岩体较破碎，稳定性较差，顶部无支护可能会发生掉块、坍塌现象，施工时洞室会有渗水、滴水现象。

隧道二衬厚度检测雷达法作业指导书

一、隧道衬砌(支护) 厚度及背后空洞（地质雷达法）试验检测作业指导书1.试验目的与适用范围（1）目的：指导地质雷达现场探测作业，保证探测成果质量。

（2）适用范围：适用于工程地质雷达对隧道初期支护及二次衬砌检测作业。

2.试验依据（1）《公路隧道施工技术规范》JTG/T 3660-2020（2）《公路工程质量检验评定标准》第一册土建工程JTG F80/1-2017（3）《雷达法检测混凝土结构技术标准》JGJ/T 456-2019（4）《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》TB 10223-20043.仪器设备常用检测设备一栏表4.试验准备（1）隧道衬砌检测包括前期的准备工作和检测工作，具体有以下几项内容。

1）了解隧道高度量测隧道拱顶到仰拱的高度，为搭建检测台车提供尺寸数据。

2）用明显标记，按照5m/10m间距在边墙上标明隧道里程。

3）搜集衬砌设计资料和竣工资料，了解设计厚度、钢筋间距、钢架间距以及施工过程中的变更信息。

4）记录隧道中避车洞、下锚段、电缆位置，统计隧底积水段落。

5）对衬砌表面潮湿或有凝结水珠的部位进行统计，记录已发病害的位置和类型。

6）制订对可能影响到检测台车行进的障碍物的处理办法。

7）查明附近是否有对雷达产生影响的电磁干扰源。

8）运营隧道检测需要明确天窗时间。

（2）确定测线位置，搭建检测操作车1)测线布置应以纵向布置为主，横向布置为辅，每5~10m测线应有一个里程标记。

2)单洞两车道隧道应分别在隧道的拱顶、左右拱腰、左右边墙布置共5条测线；单洞三车道应在隧道的拱腰部位增加两条测线；遇到支护(衬砌)有缺陷的地方应加密测线。

3)单洞两车道隧道应分别在隧道的拱顶、左右拱腰布置共3条测线；单洞三车道应在隧道的拱腰部位增加两条测线；遇到支护(衬砌)有缺陷的地方应加密测线。

测点示意图（3）人员配备1)检测人员：2-3人负责采集数据、记录数据及现场资料、记录标记里程。

2)指挥人员：1-2人负责指挥装载机(路灯车等)师傅，是速度尽可能平稳均匀，保证人员和设备的安全；负责现场的协调调度工作。

地质雷达隧道超前预报检测

摘要:隧道地质超前预报是工程地球物理研究中的疑难问题之一。

地质雷达方法是一种用于探测地下介质分布的广谱电磁技术。

在地下水、断层及其影响带等不利地质情况下，由于其不利介质与完好介质的相对介电常数均有较大差异，为进行地质预报提供了良好的物理基础。

利用该方法，能够较准确地预报出掌子面前方20m 范围内的地质情况。

通过在某水电站的隧道检测的实践说明地质雷达是隧道施工中的较好的地质预报手段。

关键词:隧道超前预报地质雷达探测探地雷达（GRP）又称地质雷达，是现代广泛用于测试地下介质分布的电磁技术之一，它主要是通过地下发射的高频宽带的电磁脉冲信号，然后根据回波信号的振幅、波形和频率等特征，利用地下介质的电磁特性的差异来分析和推断地下介质的结构特征的，具有快速便捷、操作简单、抗干扰和场地适应能力强，无损等特征。

目前探地雷达技术已经应用于如采矿工程、水利水电工程、地质工程和岩土工程勘察、建筑工程、桥梁道路、隧道工程、管线勘测、环境检测、考古等方面的行业中[1]。

1地质雷达工作概述1.1地质雷达基本工作原理示意图地质雷达与对控雷达在原理上是很相似的，他们都是基于地下介质的电性差异存在的，也都会向地下发射高频的电磁波，也都能够接收地下介质反射回来的电磁波，以此对他们进行处理、分析和解释的工程物探技术，两者的主要探测原理就是图1所表示的。

发射机接收机第一层界面第二层界面第三层界面深度时间目的体图1地质雷达工作原理示意图雷达脉冲波的行程方程为：t=4z 2+x 2姨v式中:t 为脉冲波走时(ns，lns=s)；z 为反射体深度；x 为发射机和接收机间的距离；v 为雷达脉冲波速。

1.2地质雷达基本工作方法主要是通过隧道的掌子面发射天线的电磁波，把主频为数十兆至数百兆乃至数千兆赫的脉波送入隧道掘进方向，这样当在岩体传播过程中遇到不同的目标体的电性介面时，就会有部分的电磁能力被反射回到掌子面，在被接收天线接收时，就会主动生成记录，得到从发射经岩体界面反射回到接收天线的双程走时t。

地质雷达无损探测技术在隧道检测中的应用

TECHNOLOGY AND INFORMATION科学与信息化2023年3月上 169地质雷达无损探测技术在隧道检测中的应用姚军广西恒宁建筑工程质量检测有限责任公司广西南宁 530000摘要就隧道工程来说，其自身经过长时间的运营，会产生多种问题，比如，裂纹、渗漏等，若是不对其进行及时处理，则会引发施工安全事故。

面对这种情况，有关单位应该将地质雷达无损探测技术，有效应用在隧道工程检测中，既能够及时检测出隧道中存在的问题，也不会对工程运营造成影响，还能提高工程检测的高效性及有效性，保障工程安全。

关键词地质雷达；无损探测技术；隧道检测；应用分析Application of Geological Radar Non-Destructive Detection Technology in Tunnel Detection Yao JunGuangxi Hengning Construction Engineering Quality Testing Co., Ltd., Nanning 530000, Guangxi Zhuang Autonomous Region, ChinaAbstract For tunnel engineering, after a long period of operation, it will produce a variety of problems, such as cracks and leakage.If such problems are not handled promptly, it will cause construction safety accidents. Under this situation, relevant units should effectively apply geological radar non-destructive detection technology to tunnel engineering detection, which can not only detect the problems in the tunnel promptly, have no impact on the project operation, but also improve the efficiency and effectiveness of engineering testing and ensure project safety.Keywords geological radar; non-destructive detection technology; tunnel detection; application analysis1 地质雷达无损检测技术的概述近些年，我国交通建设处在高速发展的时期，也因此，对于不同交通工程设施的需求也在提升，其中就包括公路、铁路等。

公路隧道无损检测地质雷达技术的应用

公路隧道无损检测地质雷达技术的应用2身份证号码：******************摘要：地质雷达技术是一种公路隧道无损检测技术。

借助雷达检测以及数据图像分析与处理，能够清楚判断公路隧道中缝隙的位置，并有效排查公路隧道中存在的安全隐患，进而有效提高公路隧道的建设质量。

本文首先介绍了地质雷达技术的工作原理以及特点，随后介绍了地质雷达技术在公路隧道无损检测中的具体运用，以期能为相关人员提供参考。

关键词：公路隧道；无损检测；地质雷达技术；应用引言：当前随着我国经济社会的不断发展，公路隧道工程的规模与数量也不断增多。

但公路隧道工程本身施工周期较长、施工成本较大，使用年限较长，因而对于工程质量具有较高的要求。

在实际投入使用以后，质量问题不断，严重影响了我国交通运输业的发展。

如钻探取芯、开挖取样等施工方式不仅会徒增成本，同时还会对隧道结构等造成破坏，留下安全隐患。

因此，加强地质雷达技术的应用与研究，可以更好地检测公路隧道存在的问题，延长其使用寿命，从而提高我国经济社会发展的稳定性。

一、地质雷达技术的工作原理及特点1.工作原理地质雷达技术主要依靠电磁技术，对地下不可见物进行检测。

在实际运用过程中，首先需要进行信号的转换，高频率电磁波变为宽频带脉冲。

其次需要将转换后的信号发射到检测装置。

最，在检查无误后将之发射到需要检测的地下或者工程结构之中。

地质雷达技术检测的主要原理在于高频电磁波在不同介质传播中的特性反馈不同。

遇到不同的地形电磁波的波形以及强度等参数会发生改变，据此便可以判断地下具体状况。

在检测过程中，如果发现某一阶段电磁波均匀度不够、介质常数异常等问题，则说明该部位存在不均匀现象，可能有施工隐患。

在公路损耗无损检测过程中，需要对检测地区整体进行全面的检测，收集数据并分析处理，以详细判断地下内部空间与结构。

2.特点地质雷达技术是一种较为常用的、隐蔽性较强的探测技术，其技术水平较高，实施要求较为严格，但也存在一定的应用缺陷。

高速公路隧道地质雷达检测报告(全面)

宜张高速公路隧道地质雷达检测报告宜张高速公路总监办中心试验室二○一四年十一月根据宜张高速公路总监办及合同要求,中心试验室于5日～7日对土建2标的丁家坪隧道、灯盏窝隧道、长岭岗隧道砼衬砌质量采用地质雷达仪进行了质量抽检.一、检测内容根据隧道结构受力的特点,本次隧道砼衬砌质量检测采用对两侧拱腰及拱顶三条线检测,检测内容为：砼衬砌(二衬)质量、厚度及初衬后缺陷情况.二、检测仪器设备本次工作使用仪器设备如下：雷达：瑞典产RA米AC/GPR地质雷达,选用500米Hz屏蔽天线.采集软件：RA米AC GroundVision V1.4.4版1、仪器介绍RA米AC/GPR地质雷达是一种宽带高频电磁波信号探测方法,它是利用电磁波信号在物体内部传播时电磁波的运动特点进行探测的.雷达组成及探测方法如下：地质雷达系统主要由以下几部分组成(如下图所示)：雷达系统组成示意图①、控制单元：控制单元是整个雷达系统的管理器,计算机(32位处理器)对如何测量给出详细的指令.系统由控制单元控制着发射机和接收机,同时跟踪当前的位置和时间.②、发射机：发射机根据控制单元的指令,产生相应频率的电信号并由发射天线将一定频率的电信号转换为电磁波信号向地下发射,其中电磁信号主要能量集中于被研究的介质方向传播.③、接收机：接收机把接收天线接收到的电磁波信号转换成电信号并以数字信息方式进行存贮.④、电源、光缆、通讯电缆、触发盒、测量轮等辅助元件.2、雷达检测基本原理探地雷达(Ground Penetrating Radar,简称GPR)依据电磁波脉冲在地下传播的原理进行工作.发射天线将高频(106~109Hz或更高)的电磁波以宽带短脉冲形式送入检测层,被检测层介质(或埋藏物)反射,然后由接收天线接收(如下图). 探地雷达主要利用宽带高频时域电磁脉冲波的反射探测目的体.由公式v x z t 224+=雷达根据测得的雷达波走时,自动求出反射物的深度 z 和范围.雷达的测试原理及其探测方法根据电磁波理论,当雷达脉冲在地下传播过程中,遇到不同电性介质交界面时,由于上下介质的电磁特性不同而产生折射和反射.使用相应雷达数据处理软件,进行资料处理.对数据文件进行了预处理、增益调整、滤波和成图等方法的处理.最终得到各测线的成果图,以此对隧道内部砼质量、厚度等指标进行分析评价工作.三、检测依据1、《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004);2、《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009);3、《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004);4、相关设计图纸、文件.四、检测情况1、检测部位由于隧道结构受力的特点,本次检测以对最不利位置进行检测为原则,选取检测部位为左拱腰(测线A)、拱顶(测线B)、右拱腰(测线C)三条线纵向连续检测.检测位置断面图如下：2、检测工作情况中心试验室于5日~7日,采用地质雷达仪圆满完成了对丁家坪隧道、灯盏窝隧道、长岭岗隧道砼衬砌质量抽检工作.具体检测工作完成情况如下：丁家坪隧道：ZK63+020-ZK63+320、ZK63+970-ZK64+170、YK62+900-YK63+200、YK64+030-YK64+230段灯盏窝隧道：ZK62+100-ZK64+400、YK62+150-YK62+450段长岭岗隧道：ZK74+230-ZK74+530、YK74+355-YK74+555段五、检测结果(一)、对厚度检测本次检测依照《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1－2004)要求,砼衬砌厚度按不小于设计值评判,每测线每10米检测一点,计算合格率,具体检测结果如下(单点检测记录附后)：二衬厚度检测情况汇总表从检测结果来看,丁家坪隧道、灯盏窝隧道、长岭岗隧道砼衬砌(二衬)厚度合格率均不足90%.(二)、砼衬砌(二衬)、初衬及初衬后围岩质量的检测从本次对砼衬砌(二衬)、初期支护及初支后围岩质量的检测结果来看,各隧道砼衬砌及初支总体质量满足设计要求,但存在局部砼衬砌内部不密实、衬砌砼与初衬脱空等问题,具体检测发现的问题如下：1、丁家坪隧道ZK63+083-088拱顶二衬局部砼脱空2、丁家坪隧道ZK63+120-124拱顶二衬局部脱空不密实,且存在夹层3、丁家坪隧道YK62+919-923拱顶二衬与初支局部脱空,砼不密实4、丁家坪隧道YK63+172-178左侧拱腰二衬与初支存在脱空,局部砼不密实5、灯盏窝隧道YK62+425-417拱顶二衬局部脱空,砼不密实6、灯盏窝隧道ZK62+248-252右侧拱腰二衬与初支间局部脱空7、灯盏窝隧道ZK62+291-286拱顶二衬与初支局部脱空.8、灯盏窝隧道ZK62+278-282、ZK62+286-292右侧拱腰二衬与初支局部脱空.9、灯盏窝隧道ZK62+360-363右侧拱腰二衬与初支局部脱空10、长岭岗隧道YK74+371-377右侧拱腰二衬与初支局部脱空11、长岭岗隧道ZK74+279-281拱顶二衬局部空洞,ZK74+285-291砼不密实12、长岭岗隧道ZK74+485-488拱顶二衬局部空洞,ZK74+479-474二衬与初支间脱空13、长岭岗隧道ZK74+514-510拱顶二衬与初支局部脱空,砼不密实(三)、砼衬砌(二衬)局部厚度存在严重不足情况通过对砼衬砌(二衬)、初支及初支雷达检测断面图分析,个别隧道局部存在砼衬砌(二衬)厚度偏薄.具体部位如下：1、丁家坪隧道ZK63+062-071拱顶二衬砼厚度偏薄,平均厚度为：21厘米.2、丁家坪隧道ZK64+025-027右侧拱顶、拱腰二衬砼厚度偏薄,平均厚度为：25厘米.附件：各隧道砼衬砌厚度检测记录丁家坪隧道砼衬砌厚度检测记录表灯盏窝隧道砼衬砌厚度检测记录表长岭岗隧道砼衬砌厚度检测记录表。

地质雷达无损检测方案隧道

地质雷达无损检测方案（隧道） 1检测目的：检测隧道衬砌厚度、衬砌背后的回填密实度和衬砌内部钢架、钢筋等分布，评价隧道衬砌施工质量。

2检测仪器：隧道衬砌质量检测用美国SIR-4000型地质雷达系统（见下图），其特点与路基挡墙检测雷达相同。

2.1地质雷达主机技术指标应符合下列要求:系统增益不低于150dB;信噪比不低于60dB ；模/转换不低于16位；信号叠加次数可选择；采样间隔一般不大于0. 5ns ；SIR-4000便携式高性能I S 地质透视仪I美国SIR-20型地质雷达系统实时滤波功能可选择；具有点测与连续测量功能；具有手动或自动位置标记功能；具有现场数据处理功能。

2. 2地质雷达天线可采用不同频率天线组合，技术指标应符合下列要求：具有屏蔽功能；最大探测深度应大于2m；垂直分辨率应高于2cm o3检测方法及原理：地质雷达是采用无线电波检测地下介质分布和对不可见目标体或地下界面进行扫描，以确定其内部结构形态或位置的电磁技术。

其工作原理为：高频电磁波以宽频带脉冲形式通过发射天线发射，经目标体反射或透射，被接受天线所接收。

高频电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度和波形将随所通过介质的电性质及集合形态而变化，由此通过对时域波形的采集、处理和分析，可确定地下界面或目标体的空间位置或结构状态。

地质雷达具有高分辨率、无损性、高效率、抗干扰能力强等特点。

现场检测时地质雷达的发射天线和接收天线密贴于待检表面，雷达波通过天线进入混凝土以及相应介质中，遇到钢筋、钢质拱架、材质有差别的混凝土、混凝土中间的不连续面、混凝土与空气分界面、混凝土与岩石分界面等产生反射，接收天线收到反射波，测出反射波的入射、反射双向走时，就可以算出反射波走过的路程长度，从而求出天线距反射面的距离D。

D= V ×∆t∕2式中：D——天线到反射面的距离；V一一雷达波的行走速度；∆t一一雷达波从发射至接收到反射波的走时，用ns计。

公路隧道地质雷达检测技术规程

公路隧道地质雷达检测技术规程1 范围本规程适用于在建隧道和已建隧道结构质量检测。

隧道超前预报和公路工程其他部位雷达检测可参照本标准。

2规范性引用文件下列文件中的条款通过本规程的引用而成为本规程的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

TB10223《铁路隧道衬砌无损检测技术规程》JTG F80/1《公路工程质量检验评定标准》JTG/T C22《公路工程物探规程》JTGH30 《公路养护安全作业规程》3术语和符号3.1术语3.1.1地质雷达法ground penetrating radar method地质雷达方法是向被测物发射高频电磁波，根据接收到的电磁波的波形、振幅强度和时间的变化等特征推断被测介质的空间位置、结构、形态的一种方法。

3.1.2介电常数dielectric constant物质在外加电场作用下储存极化电荷的能力，是一个点上电位移与电场强度的比值。

3.1.3相对介电常数relative dielectric constant介质的介电常数与真空中介电常数的比值。

该参数影响电磁波在介质中的传播速度。

3.1.4中心频率center frequency中心频率是指天线通频带频率之间的算术平均值。

3.1.5道trace数据采集得到的一道波形，称之为道。

3.1.6道间距trig interval每两道波形之间的距离，采用时间采集时也可称之为时间间隔。

3.1.7采样率sampling rate采样率是指单位时间内从连续信号中提取并组成离散信号的信号点数。

3.1.8双程走时two way travel time雷达数据所记录的纵向时间，代表探测深度的属性，发射天线向介质中发射电磁波信号遇到反射异常体反射回的信号被接收天线接收所经历的时间。

隧道衬砌地质雷达无损检测技术.

隧道衬砌质量地质雷达无损检测技术1 前言1.1工艺概况铁路隧道衬砌是隐蔽工程，用传统的目测或钻孔对其质量进行检测有较大的局限性；应用物理勘探的方法对隧道衬砌混凝土进行无损检测，可取得快速、安全、可靠的效果。

1.2工艺原理电磁反射波法（地质雷达）由主机、天线和配套软件等几部分组成。

根据电磁波在有耗介质中的传播特性，当发射天线向被测介质发射高频脉冲电磁波时，电磁波遇到不均匀体(接口)时会反射一部分电磁波，其反射系数主要取决于被测介质的介电常数，雷达主机通过对此部分的反射波进行适时接收和处理，达到探测识别目标物体的目的(图1)。

图1 地质雷达基本原理示意图电磁波在特定介质中的传播速度是不变的，因此根据地质雷达记录的电磁波传播时间ΔT，即可据下式算出异常介质的埋藏深度H：H V T=∙∆2 (1)式中，V 是电磁波在介质中的传播速度，其大小由下式表示：V C =ε (2)式中，C 是电磁波在大气中的传播速度，约为3.0×108m/s ；ε为相对介电常数，不同的介质其介电常数亦不同。

雷达波反射信号的振幅与反射系统成正比，在以位移电流为主的低损耗介质中，反射系数可表示为：2121εεεε+-=r (3)反射信号的强度主要取决于上、下层介质的电性差异，电性差越大，反射信号越强。

雷达波的穿透深度主要取决于地下介质的电性和波的频率。

电导率越高，穿透深度越小；频率越高，穿透深度越小。

2 工艺特点电磁反射波法（地质雷达）能够预测隧道施工中衬砌的各种质量问题，分辨率高，精度高，探测深度一般在0.5m ～2.0m 左右。

利用高频电磁脉冲波的反射，中心工作频率400MHz/900 MHz/1500 MHz ；采用宽带短脉冲和高采样率，分辨率较高；采用可调程序高次迭加和多波处理等信号恢复技术，大大改善了信噪比和图像显示性能。

（1）操作简单，对工作环境要求不高；（2）对衬砌隐蔽工程质量问题性质判断一般精度较高，分辨率可达到2～5cm ，检测的深度、结构尺寸以及里程偏差或误差小于10%，缺陷类型识别准确度达95%以上；（3）通过专业的RADAN 6.0分析软件，专业的技术人员可以迅速的完成数据处理等。