隧道衬砌质量检测(瑞典MALA地质雷达)
铁路隧道衬砌混凝土施工质量后期检测和评价
892023年12月上 第23期 总第419期工艺设计改造及检测检修China Science & Technology Overview1雷达无损检测1.1检测仪器采用美国（GSSI）制造的SIR-4000型地质雷达，及400MHz、900MHz 屏蔽天线；中国电波传播研究所生产的LTD 2000型地质雷达，及400MHz、900MHz 屏蔽天线，检测隧道衬砌质量。
1.2检测原理地质雷达工作原理如图1所示。
图1 地质雷达工作原理图1.3检测内容地质雷达法主要针对衬砌背后空洞、脱空、不密实、欠厚及钢筋和钢拱架分布不均等缺陷进行扫描检测[1]。
1.4注意事项（1）现场踏勘。
在检测前，应进一步对隧道现场进行确认，在资料收集的基础上，对待检隧道进行现场踏勘，主要包括查验收集到的资料是否真实准确、检测里程是否满足检测条件、记录待检段落内对检测工作有影响的环境干扰因素，为数据分析处理提供参考依据。
通过对现场的踏勘资料分析，针对各种不利因素制定相应的解决措施，将这些不利因素的影响降到最低。
与现场对接，确定待检隧道具体里程位置，若发现待检隧道内有妨碍检测车通行的情况，督促现场进行清除障碍工作，确定待检隧道电磁波波速标定位置[2]。
（2）介电常数（r ε）的确定。
通过对已知厚度的部位（隧洞口）标定，确定适合隧道二衬混凝土的相对介电常数r ε值，r ε值在8.0～9.0范围。
1.5检测成果1.5.1混凝土厚度的检测混凝土与围岩间会存在明显的反射层，可以利用反射层探明二衬混凝土的厚度。
1.5.2二衬缺陷及衬砌背后缺陷在混凝土内存在不密实以及背后存在空洞（脱空）时，根据地质雷达剖面图上反映的信息进行判断。
《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》（TB10223-2004）中涉及“不密实”的内容，“衬砌混凝土背后存在不密实时地质雷达剖面图上的波形杂乱，同相轴呈绕射弧形，且不连续较分散”。
检测人员在实际检测中发现，不密实分不同的类型，经打孔、取芯验证，将“不密实”细分为“衬砌内部不密实”和“衬砌背后不密实”两类[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。
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。
.bzfxw
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）
。一２ｄｔＸ １０９
（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
.bzfxw
地质雷达原理及应用
振幅
时间窗 Δt
[t]
[t]
原始信号 采集后复制的信号
时间窗 = 样点数 * Δt
1
Δt
采样周期
采样频率 =
Δt
为什么雷达不是实时采样?
周期
1
重复采样原理（取样示波） 2
3
发射机发射的信号 4
5
6
脉冲重复频率！
7
8
1
2
3
接收机接收的信号 4
5
6
每一个采样周期，发射机都发射一个完整的
7
脉冲信号，接收机记录其中一个点的信号
1、垂直分辨率 我们将探地雷达剖面中能够区分一个以上反射界面的能力称为垂直
分辨率。
水平分辨率随深度的增加而降低
例: 800MHz 天线,介质速度 100m/us -> λc = 12.5cm δr = 3cm 在深度 10cm时 δl = 8cm 在深度 50cm 时δl = 18cm 在深度 100cm时 δl = 25cm
电磁波的传播路径
发射机
土壤 (εr,σ)
X 空气波
接收机
地下直达波 D
反射波
目标物
实际雷达图像的直达波
直达波 反射目标体 杂波
单道波形
叠加次数：叠加是通过平均来提高信噪比，噪声水平是叠加次数 平方根的倒数。 两种叠加方式：样点叠加（在点测时使用），优点是采集 时天线不动，效果好；道叠加（时间和距离采集时使用） 优点是方便。
t2
4H 2 v2
x2 v2
图1 地质雷达探测原理示意图
t
4z2 x2 v
图中T为发射天线, R为接收天线, 两者间距为X, H 为反射点的埋深。波从T出发, 按几何光学原理经。
地质雷达在岩溶地区超前地质预报中的应用
工程技术研究2021年第6期48地质雷达在岩溶地区超前地质预报中的应用王雁南中铁津桥工程检测有限公司，吉林 长春 130000摘 要：地质雷达作为一种快速、连续、非接触电磁波探测技术，在当前的隧道施工中得到了广泛的应用，尤其在隧道超前地质预报工作中已经作为一道工序被纳入施工过程中。
文章以贵州某铁路隧道超前地质预报为切入点，结合其全线28座隧道的探测结果，收集整理出地质雷达在岩溶隧道施工中的应用实例，并将探测结果与工程实际进行对比，对隧道超前地质预报雷达法岩溶探测技术进行研究与印证。
关键词：地质雷达；超前地质预报；岩溶地区；不良地质构造中图分类号：P631 文献标志码：A文章编号：2096-2789（2021）06-0048-03在隧道施工的过程中，掌子面前方的地质情况十分复杂，经常会遇到断层、软弱夹层、岩溶等不良地质构造，一旦遇到这些不良地质构造则很容易造成工期延误，严重的还会引发安全事故。
在隧道设计阶段，受环境和条件等因素的限制，设计结果有时不能完全满足施工过程中的要求。
为防范安全风险、保证隧道工程施工安全及施工进度、及时调整施工方法及措施，就需要更加详细地掌握掌子面前方与隧道底部的地质状况。
地质雷达作为一种快速、连续、非接触电磁波探测技术，在当前的隧道施工中得到了广泛的应用。
1 地质雷达工作原理地质雷达（Ground Penetrating Radar,GPR）是一种电磁波反射探测技术，采用电磁波检测地下介质分布和对不可见目标体或地下界面进行连续扫描，以确定其内部结构形态或位置。
地下不同物体或介质的差异会对电磁波进行反射，使用者可根据反射图像判断地下异常体的位置，然后将采集的数据用REFLEXW软件进行处理，主要处理流程为零点校正、调节增益、背景除噪、反褶积运算、识别界面及有效信号、计算确定合适的介电常数及波速、分析掌子面前方围岩中的异常区域。
岩溶、空洞或软弱夹层、围岩中的含水区等均为良好的反射界面或目标体。
瑞典MALA探地雷达在管线探测中的应用
瑞典MALA探地雷达在管线探测中的应用汤博【摘要】Swedish MALA ground penetrating radar (GPR) is applied in this article has carried on the research of under-ground pipeline detection. According to the material of underground pipeline and the surrounding medium and the different choices of different embedding depth, different frequencies of the antenna at the same time set up necessary working param-eters, the different types of underground pipeline detection, and the anomaly characteristics of the engineering examples of typical pipeline are analyzed.%应用瑞典MALA探地雷达进行了地下管线探测的研究。
根据地下管线的材质、周围介质及埋设深度的不同选择，不同频率的天线同时设置必要的工作参数，对不同类型的地下管线进行了探测，并对工程实例中典型的管线异常特征进行了分析。
【期刊名称】《水科学与工程技术》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】2页(P95-96)【关键词】MALA;探地雷达;管线探测【作者】汤博【作者单位】河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250【正文语种】中文【中图分类】P624探地雷达（Ground Penetrating Radar，简称CPR）是利用超高频（106～109Hz）脉冲电磁波探测地下介质分布的一种地球物理勘探方法。
隧道衬砌厚度及内部缺陷检测(雷达法))
9
The antenna test position should be smooth and flat, with no apparent defects, and no interferences such as metal and water on the surface (2 points).
2
10
During the thickness and internal defect test, the antenna should be moved along the corresponding test line, otherwise 3 points will be deducted.
6
6
18
测试结果准确性：
厚度及内部缺陷测试得分=（|测试厚度H-实际厚度H0|/实际厚度H0）*100
厚度及内部缺陷测试满分20分，偏差在5%及以内不扣分，偏差在5%~15%，扣10分，偏差大于或等于15%不得分。
30
19
原始数据文件及解析结果、原始记录表提交。
4
20
试验结束后的整理（4分）
设备归位：关闭电源，取下天线、信号线、设备清洁、装箱。
2
2
Equipment connection and assembly: The antenna is connected to the host, and 2 points will be deducted for wrong insertion.
2
3
Before the official start of the test, the machine should be turned on to check to make sure that the signal line is unobstructed, and 1 point will be deducted if there is no such behavior.
隧道地质雷达检测主要内容
隧道地质雷达检测主要内容
隧道地质雷达检测是一种非侵入性的地质勘察技术，用于评估隧道地质环境并检测潜在的地质问题。
主要内容包括：
1. 地层结构识别：地质雷达能够探测地下不同层次的地质结构，包括土壤、岩石、岩层和岩溶等，并识别出地质层之间的界面和变化。
2. 地下空洞检测：地质雷达可以检测到地下的空洞或洞穴系统，包括天坑、洞室等，帮助评估隧道工程的稳定性和安全性。
3. 水文地质检测：地质雷达可以识别地下水体的存在和分布情况，包括地下水位、水流方向、水体含量等，对隧道工程的防水设计和排水系统提供重要参考。
4. 断层和断裂带检测：地质雷达可以探测到地下的断层和断裂带，帮助评估地质构造的稳定性和隧道建设的安全性。
5. 地表沉陷检测：地质雷达可以识别地下土层的变形和沉陷情况，帮助监测隧道施工和运营过程中的地表沉陷风险。
以上是隧道地质雷达检测的主要内容，通过对地下地质环境进行全面的勘察和分析，可以为隧道工程的规划、设计和施工提供重要的技术支持，减少工程风险并确保工程的安全和可靠性。
地质雷达在隧道二衬检测中的应用
地质雷达在隧道二衬检测中的应用摘要：本文以东天山特长隧道二衬检测为例，阐述了地质雷达的检测原理及方法，并通过在东天山隧道二衬检测中的应用，证明地质雷达在二衬检测中，具有无损、低成本、操作方便快捷、精度高等优点，目标体清晰易判别，能够有效的检测出二衬中的缺陷及厚度。
关键词：地质雷达；二衬检测；隧道1引言在隧道施工过程中，由于混凝土流动性、泵压不足等各种原因，会导致二衬背后脱空、混凝土不密实、二衬厚度不足等多种缺陷，进而导致二衬表面出现裂纹、渗漏水等常见病害，严重威胁隧道的安全运营，因此，对隧道二衬结构的质量进行检测评价尤为重要。
地质雷达作为一种检测设备相对于传统的钻孔取芯法，具有无损性、高效性、抗干扰能力强等优点，在近年来隧道二衬质量检测中得到了广泛应用。
2检测仪器设备及原理2.1检测仪器设备本文中二衬检测选用瑞典MALA地球科学公司（Sweden MALA Geoscience Inc）生产的主机型号为X3M地质雷达。
配置工作频率为500MHz的屏蔽天线。
此种配置既能满足检测现场比较复杂、恶劣的环境，又能有效的达到检测技术要求。
2.2检测原理地质雷达法是采用电磁波，通过对各种介质内不可见目标物或者分界面进行连续扫描。
当电磁波在介质中传播时，其电磁场强度和波形随所通过介质的介电性质和几何形态的变化而变化。
其中一部分电磁波发生反射，地质雷达采集到反射回来的电磁波信号，通过后续分析和处理，确定介质内部结构形态和位置及不同介电常数介质的分界面，推测所测物体内部的钢筋分布、内部缺陷及厚度等。
地质雷达法检测原理见图1。
3数据处理及相对介电常数取值的确定3.1数据处理采集的数据利用专业软件Reflexw进行处理，经过零点校正、水平距离均衡、滤波、偏移、希尔伯特变换等数据处理步骤，压制随机和规则的干扰波，最大限度提高雷达剖面的信噪比，并将数据元素重置补偿来自不同方向的反射迭加产生的空间畸变，最后得到地质雷达图像后，通过对比分析进行判断。
应用地质雷达电磁波反射检测隧道衬砌质量缺陷
５左边墙ＺＤＫ５５２＋４７０ ＺＤＫ５５３＋０００ ５３０
１嚣ＺＤＫ５５３＋０００ ６
ＺＤＫ５５２＋４７。５３０
２４电缆沟盖板以 ２４上１．２ｍ高度
５０隧底中线
测线长度合计３ ２４４延米
现场数据采集采用连续测量方式，测量时由人手 持天线与衬砌表面接触，数据采集的质量与车辆行驶 或人行走时天线与衬砌表面密贴状况有关。天线移动 速度约３ ｋｍ／ｈ，沿测线每５ Ｉｎ间隔设置里程标记，采用
２基本原理
地质雷达检测隧道衬砌质量是利用隧道衬砌与围 岩的电性差异来实现的，介质层间介电常数差异越大，
矩最大。在距离桩顶１／１０Ｌ处剪力最大。 （３）桩土界面分离时，桩顶的挠度比界面粘结时
要大３０％左右，而实际工程中桩土有分离现象，故为 安全考虑，应按实际情况进行计算。因此，可通过试验 研究获取各类土在动荷载下的动力特性，或者通过桩 基模型试验获取土的动力特性，以便为设计时提供 参考。
图４地质富达检测衬砌厚厦解释
（３）衬砌厚度计算
１
实测数据的衬砌厚度计算按式ｄ＝ｉ１×秽×ｔ×
二
１０。９计算，电磁波速的取值采用在已知厚度部位测量
的方法，标定结果按秽＝掣×１０９计算，电磁波速取值
‘
为０．Ｉｌ ｒｎ／ｎｓ。ＲＥＦＬＥＸＷ ３．５．８软件按以下步 骤进行：
（ＤＡｎａｌｙｓｉｓ／ｐｉｃｋ（分析／层位追踪）。 ＠）Ａｎａｌｙｓｉｓ／Ｌａｙｅｒ—Ｓｈｏｗ（分析／分层显示）。 ③Ａｎａｌｙｓｉｓ／Ｌａｙｅｒ—Ｓｈｏｗ／Ｃｒｅａｔｅ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ（分析／分 层显示／创建速度文件）。 ④Ａｎａｌｙｓｉｓ／Ｌａｙｅｒ．Ｓｈｏｗ／Ｃｒｅａｔｅ（分析／分层显示／ 创建层显示）。 ⑤Ａｎａｌｙｓｉｓ／Ｌａｙｅｒ．Ｓｈｏｗ／Ｃｒｅａｔｅ（分析／分层显示／ 创建层报告）。 （４）检测结果 表２是新大成隧道衬砌质量缺陷检测结果的一 部分。
mala地质雷达在城市道路检测中的应用
2020年第1期
施工技术
mala地质雷达在城市道路检测中的应用
乐彪I,田郁2,张虎I (1.贵州正业工程技术投资有限公司，贵州贵阳550000； 2.贵州省地质调查院，贵州贵阳550018)
【摘要】在城市地铁隧道的开挖过程中会对隧道以上的地层造成一定的影响，特别是隧道 上方的公路，会发生路面沉降，路面下空洞的情况，给城市交通带来较大的安全隐患，针对这一问 题，文章介绍采用了地质雷达法对路面进行隐患排查，对出现的地质隐患进行及时的处理 ，保障道 路交通的安全。地质雷达检测是运用较为广泛的一种方法，其优点是在不损坏路面的情况下进行 测量，测量简便快捷。该方法多用于工程上的物探测量，例如：公路、桥梁检测以及隧道的超前预报 等方面。基于此，本文以地质雷达技术为研究对象，分析了该技术在城市道路隐患排查中的应用效 果，为相关工作人员提供参考借鉴。
(3) 幕墙板块与挂座、地台码的连接设计成自 由度可调节形式，根据幕墙板块的加工、安装误差 控制值设计调节范围，保证幕墙板块的安装误差在 可控范围内。
(4) 严格按照单元式玻璃幕墙吊装流程进行操 作，杜绝违规操作。对幕墙板块安装全过程进行定 位监测，确保幕墙板块安装精度。
参考文献： [1] 梁斯丽.建筑装饰工程中悬挑式组合斜幕 墙的施工技术[J]•建筑安全,2019(09):11-14. [2] 柏宇飞.建筑幕墙工程中接缝处理技术的 探讨[J].建筑安全,2017,32(11):45-47. [3] 何志军，李久鹏，丁洁民.施工过程对上海 中心幕墙支撑结构的影响分析 [J]•同济大学学报・
图1地质雷达工作原理示意 地质雷达是近年来一种新兴的地下探测与混 凝土构筑物无损检测的新技术，它是利用宽频带高 频电磁波信号探测介质结构位置和分布的非破坏 性的探测仪器，是目前国内外用于测量混凝土内部 8
隧道衬砌地质雷达无损检测技术
隧道衬砌地质雷达无损检测技术引言近年来，随着城市建设和交通网络的不断扩张，隧道在交通和地下工程中扮演着重要的角色。
然而，由于隧道的地下环境复杂多变，隧道的衬砌状况无法直接观测和评估，给隧道的安全运行带来潜在风险。
因此，开发一种准确、高效的无损检测技术对于保障隧道的安全运行至关重要。
本文将介绍一种基于地质雷达的隧道衬砌无损检测技术，该技术能够在不破坏隧道结构的情况下，对隧道衬砌的状况进行非接触式检测和评估。
地质雷达技术简介地质雷达技术是一种利用电磁波原理进行非接触探测的技术。
它能够通过测量电磁波在地下介质中的传播时间、反射和衰减情况来获取地下物体的信息。
地质雷达可以探测地下的岩体、土层、管线等物体，因此在地质勘探、矿山勘查、地质灾害预警等领域有着广泛的应用。
隧道衬砌无损检测技术原理隧道衬砌无损检测技术基于地质雷达技术，通过在隧道壁面布设接收天线和发射天线，发射和接收地质雷达信号。
隧道衬砌无损检测技术主要包括以下几个步骤：1.信号发射：通过发射天线向隧道衬砌发射地质雷达信号。
2.信号传播和反射：地质雷达信号在衬砌中传播，部分信号会因为界面反射而返回接收天线。
3.信号接收：接收天线接收到反射信号，并将信号送入接收系统进行处理。
4.数据处理和分析：通过处理和分析接收信号，提取出衬砌的信息，如衬砌的位置、变形情况等。
5.结果展示和评估：将处理得到的信息进行可视化展示，并进行评估和判断。
隧道衬砌无损检测技术优势相比于传统的检测方法，隧道衬砌无损检测技术具有以下几个优势：1.非接触式检测：地质雷达技术是一种非接触式探测技术，可以在不破坏隧道结构的情况下进行检测。
2.高效快速：隧道衬砌无损检测技术可以实现较快的检测速度，大大提高了检测的效率。
3.多参数信息获取：通过地质雷达技术，可以获取到衬砌的位置、变形情况等多个参数信息，为后续评估和维护提供详细数据支持。
隧道衬砌无损检测技术应用案例隧道衬砌无损检测技术已经在实际工程中得到了广泛的应用。
地质雷达在赐儿山隧道超前地质预报中的应用
地质雷达在赐儿山隧道超前地质预报中的应用
石磊
【期刊名称】《路基工程》
【年(卷),期】2016(000)001
【摘要】采用瑞典MALA CUⅢ型地质雷达,在赐儿山隧道进行超前地质预报.通过对施工现场采集的雷达剖面图的研究和对雷达软件采集的数据的分析,并与隧道掌子面施工现场地质情况进行比较,说明在隧道的超前地质预报中地质雷达探测法是一种十分便捷、准确且经济的办法,对隧道安全、快速的施工具有较好的指导作用.同时,地质雷达现场探测时,需减少各种干扰因素的影响,提高雷达图像的识别精度.【总页数】5页(P168-172)
【作者】石磊
【作者单位】北京科技大学,北京100083
【正文语种】中文
【中图分类】U456.3
【相关文献】
1.复杂地质条件下地质雷达在隧道超前地质预报中的应用 [J], 邵建波
2.地质雷达法在公路隧道超前地质预报中的应用——以元蔓高速南罕隧道右幅进口为例 [J], 黑明昌
3.地质雷达在隧道超前地质预报中的应用 [J], 李枝文
4.地质雷达在公路隧道超前地质预报中的应用 [J], 王进
5.地质雷达在公路隧道超前地质预报中的应用 [J], 赵俊杰;李妮
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铁路隧道衬砌质量无损检测规程
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地质雷达作业指导书
地质雷达作业指导书一、目的指导地质雷达现场探测作业，保证探测成果质量。
二、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。
三、检测标准1、交通部《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）；2、交通部《公路工程质量检验评定标准》（土建部分）（JTG F80/1-2004）；3、铁道部《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》（TB10223-2004）；五、机具设备配备1、检测单位配备瑞典MALA地质雷达一套（配500MHz、800MHz天线各一），50米皮尺一卷，自喷漆若干，手电若干(包括电池)，记事本一本，笔4支，口罩和手套若干，隧道工作服4套，数码相机一部。
2、施工单位配合准备工人5～6人，大型装载车一台(按我方要求电焊上检测支架，配一名技术娴熟的司机)，提供较为详细的隧道地质和工程施工概况，如隧道设计纵、横断面图等(包括隧道中有无塌方、岩溶、暗河，隧道的施工工艺，隧道基本技术参数，一、二衬砌的设计厚度等)，现场技术工程师两名，施工照明等。
六、检测准备1、在检测工作开展前，施工单位的测绘人员先期在隧道的边墙上每10米标记好隧道的CX03作业指导书文件编号：xxxx-xx-xxx 共 17页第 2 页主题：地质雷达作业指导书第一版第 0 次修订生效日期：2011.xx.xx2、桩号，要求标记准确清晰。
3、隧道检测工作开始后：检测单位技术工程师负责设备操作及测线笔记记录，施工单位技术工程师负责现场协调和介绍，施工单位工人负责天线数据采集及相关工作(照明、车辆等)。
4、检测过程中，检测单位的技术工程师根据需要随时进行拍照记录。
5、数据采集速度由现场情况确定。
6、测线布置原则：根据探地雷达的工作原理，探地雷达隧道检测常用的测线布置方式是沿隧道纵向布置五条测线，分别位于两侧拱脚、两侧拱腰和拱顶。
具体见下图：7、数据采集按照先隧道顶测线后边测线的原则采集(D测线→L2测线→R1测线→R2测线8、→L1测线)。
瑞典MALA探地雷达最新介绍081104
瑞典MALA探地雷达最新介绍081104瑞典MALA探地雷达⼀．主要⽤途⽔⽂地质调查，如：岩层探测，覆盖层探测，岩熔及空洞探测，构造、裂隙、破碎带探测，湖（河）底形态探测，隧道超前地质探测，坝体深部探测，冰川调查，滑坡调查等；浅层矿产产状、构造调查；⽔利⽔电地质勘察、引⽔隧洞探测、坝体质量检测等；农林上的⼟壤含⽔率调查，植物树根分布调查；建筑结构的质量检测，缺陷探测，钢筋分布探测；公路铁路的隧道、路⾯、路基、道碴、桥梁的质量检测；古代墓葬及其它未知埋藏物探测；古代建筑、构筑物、壁画的保护性探测；市政管⽹普查及管线探测，不明物体定位；环保部门监测偷排漏放管线监测；油⽥输油管⽹的保护监测；军事上的未爆弹探测，地雷探测；国家安保部门⽤于爆炸物探测等。
⼆．技术要点瑞典MALA地球科学仪器公司第三代数字式雷达主机ProEx能够更加适合⾼级和专业⽤户。
·模块化设计·双通道（同时采集4个数据剖⾯）·添加扩展单元后直接变成多通道（最多可接8对天线，同时采集16个数据剖⾯）·兼容所有MALA公司的屏蔽、⾮屏蔽及孔中天线·⽀持阵列天线·以太⽹通讯·脉冲重复频率：100KHz (可升级⾄1000kHz)·各道独⽴采集：多道同时采集时，速度与单道采集⼀样快！⽬前ProEx主机的天线系列有：传统⾮屏蔽天线：25兆，50兆，100兆，200兆超强地⾯耦合天线RTA：RTA25, RTA50, RTA100屏蔽天线：100兆，250兆，500兆，800兆，1200兆，1600兆，2300兆钻孔天线：100兆，250兆技术指标：脉冲重复频率：100，200，330…kHz (最⾼可达1000kHz)数据位数：16样点数/道：128-2048任选（可根据⽤户需要增加）迭加次数：1-32768及⾃动迭加采样频率：0.2->700GHz分辨率：5 ps数据通讯：以太⽹通讯速度：100Mbit/s数据采集速度：可达2600道/秒（当脉冲重复频率为330kHz时）采样模式：距离/时间/⼿动供电：12V锂电池或外接12V电池，主机0.9A⼯作时间：连续⼯作5⼩时以上天线兼容性：可兼容MALA公司的所有天线⼯作温度：-30℃~+50℃环境：IP67尺⼨（cm）: 32.5 × 22.2 × 4.2重量：1.9公⽄标准主机⼀个扩展单元两个扩展单元三个扩展单元最⼤记录道数 4 8 12 16最⼤物理通道数 2（2Rx,2Tx） 4(4Rx,4Tx) 6(6Rx,6Tx) 8(8Rx,8Tx)三．应⽤范围：地质、矿产、⽔利⽔电、农业、林业、建筑、公路、铁路、考古、⽂物保护、市政、环境监测、油⽥管⽹保护、军事、安保等领域。
隧道衬砌地质雷达无损检测技术
专业文档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。
地质雷达在工程检测中的应用
地质雷达在工程检测中的应用单位：中铁十七局沪昆客专作者：陈胜伟内容提要地质雷达（Ground Penetrating Radar，简称GPR）是利用超高频宽频带（1MHz~1GHz）短脉冲电磁波探测地下介质分布的一种地球物理勘探方法。
地质雷达采用一个天线发射高频宽频带电磁波，而另一个或多个天线用来接收来自地下介质界面的反射波的方法来进行勘察工作的。
由于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性质和几何形态而变化，因此，根据接收到波的双程走时、幅度与波形资料，可以推断介质的分布和结构。
由于探地雷达的工作频率很高，所以在介质中传播的高、宽频电磁波很少频散，传播速度基本上由介质的介电性决定（所谓频散现象是指波在介质中的传播速度是频率的函数，即速度随频率而变）。
而且探地雷达由于工作频率很高，所以其分辨率也相当高。
随着频率的提高，分辨率会提高，但是探测深度将会减少；随着频率的降低，分辨率会降低，但探测深度将会增加。
所以在实际应用中，我们要选一个适当频率的天线很重要，以保证达到工程的要求并能取得良好的效果。
关键词:地质雷达介电常数滤波采样率1.1 地质雷达的应用领域：1.1.1工程场地勘察地质雷达最早用于工程场地的勘查，包括重要工程场地、铁路与公路路基，用以解决松散层分层和厚度分布，基岩风化层分布，以及节理带断裂带等问题。
有时也用于研究地下水水位分布，普查地下溶洞、人工洞室等。
但由于受自身原理等因素影响,其探测深度还目前还不能满足大多数工程场地的勘察需要。
1.1.2埋设物与考古探察考古是地质雷达应较早的领域，利用雷达探测古建筑基础、地下洞室、瓷器、金属物品等，在国内外有很多成功的例子，如意大利罗马遗址考古、中国三星堆、长江三峡库区考古等项目都应用了雷达技术。
1.1.3 工程质量检测工程检测近年应用领域急速扩大，特别是在中国的重要工程项目中，质量检测广泛采用雷达技术。
铁路公路隧道衬砌、高速公路路面、机场跑道等工程结构普遍采用地质雷达检测。
隧道衬砌质量检测(瑞典MALA地质雷达)
隧道衬砌质量检测一、工程概况北京鑫衡运科贸有限责任公司工程检测部于二○○五年三月十一日至二十一日对某公路隧道的衬砌，进行无破损法检测，目的是检测二衬结构的厚度、衬砌内部及背后缺陷分布情况。
因本次检测的具体情况，经业主单位研究协商，确定本次检测在隧道内布设5条雷达纵测线，进行全线检测.二、工程地质、水文地质概况隧道东线出口段K79+816~K82+816段3000m、续建段K74+280~K75+180段900米以及西线YK73+835~78+335段4500米隧道穿越地段岩性以含绿色矿物混合花岗岩和混合片麻岩为主，间夹蚀变闪长岩，霏细岩及花岗伟晶岩脉。
以上三段隧道共穿越大小断层13条，围岩类别变化频繁，地质结构复杂、通风排烟困难、岩爆频繁是本工程的特点和难点。
三、检测内容及标准1、检测内容：(1)探地雷达检测二次衬砌厚度和衬砌内部及背后缺陷；(2)初衬内部及背后缺陷；2、检测标准:(1)铁路隧道工程质量检验评定标准，TB10417－98；(2)铁路混凝土与砌体工程施工及验收规范，TB10210－97；(3)混凝土结构工程质量验收规范，GB50204－2002；四、测线的位置测线共五条，纵向布置在隧道衬砌表面，具体见以下示意图。
五、检测仪器设备基本原理地质雷达与探空雷达相似，利用高频电磁波（主频为数十至数百乃至数千兆赫）以宽频带短脉冲形式，由地面通过天线传入地下，经地下地层或目的物反射后返回地面，被另一天线接收。
脉冲波旅行时间为T。
当地下介质的波速已知时，可根据测到的准确T值计算反射体的深度。
雷达系统的基本部分如下图：电磁波的传播取决于物体的电性，物体的电性主要有电导率μ和介电常数ε，前者主要影响电磁波的穿透(探测)深度，在电导率适中的情况下，后者决定电磁波在该物体中的传播速度，因此，所谓电性介面也就是电磁波传播的速度介面。
不同的地质体(物体)具有不同的电性，因此，在不同电性的地质体的分界面上，都会产生回波。
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隧道衬砌质量检测
一、工程概况
北京鑫衡运科贸有限责任公司工程检测部于二○○五年三月十一日至二十一日对某公路隧道的衬砌，进行无破损法检测，目的是检测二衬结构的厚度、衬砌内部及背后缺陷分布情况。
因本次检测的具体情况，经业主单位研究协商，确定本次检测在隧道内布设5条雷达纵测线，进行全线检测.
二、工程地质、水文地质概况
隧道东线出口段K79+816~K82+816段3000m、续建段K74+280~K75+180段900米以及西线YK73+835~78+335段4500米隧道穿越地段岩性以含绿色矿物混合花岗岩和混合片麻岩为主，间夹蚀变闪长岩，霏细岩及花岗伟晶岩脉。
以上三段隧道共穿越大小断层13条，围岩类别变化频繁，地质结构复杂、通风排烟困难、岩爆频繁是本工程的特点和难点。
三、检测内容及标准
1、检测内容：
(1)探地雷达检测二次衬砌厚度和衬砌内部及背后缺陷；
(2)初衬内部及背后缺陷；
2、检测标准:
(1)铁路隧道工程质量检验评定标准，TB10417－98；
(2)铁路混凝土与砌体工程施工及验收规范，TB10210－97；
(3)混凝土结构工程质量验收规范，GB50204－2002；
四、测线的位置
测线共五条，纵向布置在隧道衬砌表面，具体见以下示意图。
五、检测仪器设备基本原理
地质雷达与探空雷达相似，利用高频电磁波（主频为数十至数百乃至数千兆赫）以宽频带短脉冲形式，由地面通过天线传入地下，经地下地层或目的物反射后返回地面，被另一天线接收。
脉冲波旅行时间为T。
当地下介质的波速已知时，可根据测到的准确T值计算反射体的深度。
雷达系统的基本部分如下图：
电磁波的传播取决于物体的电性，物体的电性主要有电导率μ和介电常数ε，前者主要影响电磁波的穿透(探测)深度，在电导率适中的情况下，后者决定电磁波在该物体中的传播速度，因此，所谓电性介面也就是电磁波传播的速度介面。
不同的地质体(物体)具有不同的电性，因此，在不同电性的地质体的分界面上，都会产生回波。
地质雷达在勘查中的基本参数描述如下：
1. 电磁脉冲波旅行时 v z v x z t 2422≈+=
式中：z —勘查目标体的埋深； x —发射、接收天线的距离（式中因z>x,故X 可忽略）；v —电磁波在介质中的传播速度。
2. 电磁波在介质中的传播速度
r r r c c v εμε≈= 式中 c —电磁波在真空中的传播速度（0.29979m/ns ）;r ε—介质的相对介电常数，r μ—介质的相对磁导率（一般r μ1≈）
3. 电磁波的反射系数
电磁波在介质传播过程中，当遇到相对介电常数明显变化的地质现象时，电磁波将产生反射及透射现象，其反射和透射能量的分配主要与异常变化界面的电磁波反射系数有关：
2122
12
211222
1122)()()()(εεεεμεμεμεμε+-≈+-=r
式中r — 界面电磁波反射系数；1ε—第一层介质的相对介电常数；2ε—第二层介质的相对介电常数。
孤立体
地层
4. 地质雷达记录时间和勘查深度的关系
t c vt z r
⋅⋅==ε2121 式中z — 勘查目标体的深度；t — 雷达记录时间。
测试方法：
由于不同频率天线的测深能力不同，频率越低，探测深度越大。
此次检测的有效深度在3米以内，查找空洞、不密实体和脱空等，由于二衬，初衬及围岩的介电常数不同，且变化较大，选择500M 天线是适宜的。
综合场地的特点，我们选择CUII 主机,500兆屏蔽天线.采样频率为7300,样点数为480,65ns 的采集时窗，自动迭加，时间触发测试方式，时间间隔为0.1～0.3秒。
六、数据处理和解释
探测的雷达图形常以脉冲反射波的波形形式记录，以波形或灰度显示探测雷达剖面图。
地质雷达探测资料的解释包括两部分内容，一为数据处理，二为图象解释。
由于地下介质相当于一个复杂的滤波器，介质对波的不同程度的吸收以及介质的不均匀性质，使得脉冲到达接收天线时，波幅减小，波形变得与原始发射波形有较大的差异。
另外，不同程度的各种随机噪声和干扰，也影响实测数据。
因此，必须对接收信号实施适当的处理，以改善资料的信噪比，为进一步解释提供清晰可变的图像。
对于异常的识别应结合已知到未知，从而为识别现场探测中遇到的有限目的体引起的异常，以及对各类图像进行解释提供了依据。
图像处理包括消除随机噪声压制干扰，改善背景；进行自动时变增益或控制增益以补偿介质吸收和抑制杂波，进行滤波处理除去高频，突出目的体，降低背景噪声和余振影响。
图像解释是识别异常，这是一个经验积累的过程，一方面基于地质雷达图像的正演结果，另一方面由于工程实践成果获得。
只有获得高质量的地质雷达图像并能正确的判别异常才能获得可靠、准确的地质解释结果。
识别干扰波及目标体的地质雷达图象特征是进行地质雷达图像解释的核心内容。
地质雷达在地质和地表条件理想的情况下，可得清晰、易于解释的雷达记录，但在条件不好的情况下，地质雷达在接收有效信号的同时，也不可避免地接收到各种干扰信号。
产生干扰信号的的原因很多，隧道常见的干扰有电缆、衬砌表面金属物体、天线耦合不好，地下异常的多次波等，干扰波一般都有特殊形状，易于辨别和确认。
（见图1）
图一 衬砌表面的钢拱架
图二 衬砌边墙上的避车洞造成的干扰 雷达图中可以看到衬砌表面的钢拱架形成的多次振荡干扰。
图中看到由于在有避车洞的地方天线没有与其耦合而形
干扰。
图三二衬表面的管槽造成的干扰雷达波图四由于天线没有耦合好的干扰雷达波
图中有标记的地方显示的是由于二衬表面有管槽而形图中的黑筐内显示的是由于暂时离开了衬砌表面而形成的干
成了类似空洞的双曲线波形。
扰波
七、检测结果
本次检测工作结果如下：此次检测共5条测线，全长40310米，查清了初衬和二衬的缺陷位置和结构，以及二衬的厚度，有缺陷的典型雷达图像见以下附图。
图中红色线筐内表示的是初衬后的围岩内部有空洞现象存在。
图中红色线筐内表示的是初衬后的围岩内部有裂隙存在。
图中红色线筐内表示的是初衬背部有空洞存在
图中红色线筐内表示的是衬砌背部的围岩内还有隐患—蜂窝、空洞组织促在。
红色线筐内表示的是围岩内部的空洞。
红色线筐内表示的是初衬后可能存在的空洞。
图中红色线筐表示的是隧道二衬中的长约12米的内部脱空带。
八、结论和建议
用探地雷达做隧道质量检测是一项较为成熟的技术,目前在国内得到大量应用.可以说,雷达方法是隧道检测最有效和快速的方法.用探地雷达方法进行隧道质量检测,可以确定衬砌厚度,围岩和衬砌内的缺陷,探测钢筋和钢拱架等.
用雷达做隧道质量检测时,要根据检测需要选择合适的天线,其中最常用的是500兆天线,它的探测深度可以达到3~4米,基本可以达到探测混凝土和围岩的目的.如果只检测二衬厚度,可以用800兆或1000兆天线.
值得注意的是,在做二衬厚度检测时,如果衬砌做的很完美,二衬的界面是不太容易看出的(初衬和二衬的介质基本一样,不会有明显反射层).但我们总可以根据其缺陷(层间空洞、脱空、不密实等)来找到该反射界面.
在做初衬检测时,由于隧道表面凸凹不平,特别是地面也不平整,给雷达检测造成很大困难,此时要注意观察天线的工作状况(是否离开隧道表面,是否突然移动到另外的地方等),并在天线工作不正常处打标记,这样就不会产生误判.。