高速公路隧道检测中的地质雷达波形分析及应用
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摘要：近几年来，我国高速公路隧道工程的建设越来越多，但由于隧道建设普遍施工周期长、成本也较高、承载交通运营又大，而且使用年限也比较长，因而对其质量要求也非常高。
然而在实际工程中，我国现阶段公路隧道建设中质量问题依旧十分严重。
在隧道初砌质量的检查中，通常都是釆用钻探取芯、开挖抽样等方法，这种方法的使用不仅增加了工人的工作量、降低了工作效率、成本也相对较高，而且对隧道结构可能造成破坏，尤其是隧道中的防水层破坏给公路隧道留下不可预知的安全隐患。
地质雷达检测技术是近年来我国应用于公路隧道检测中的一种新型手段。
由于它在检测中具有对工程无损、工作效率高、精准度高并且可以实现连续检测等优势，目前被广泛用于公路隧道检测中。
关键词：公路隧道；无损检测；地质雷达技术；应用引言近年来我国公路工程事业取得快速发展，在一些地质环境较为复杂的环境中，隧道施工十分常见。
为提高公路工程隧道施工质量与效率，合理应用雷达技术，做好公路工程隧道无损检测，能够为人们提供安全的、高质量的公路，保证人们的安全出行，从而促进我国公路事业的稳定发展。
1地质雷达技术的工作原理与特点1.1原理地质雷达技术主要就是通过电磁技术将所存在的地下物体不可见部分进行检测，在应用中需要通过使用高频电磁波以宽频带脉冲的形式发射到需要检测的位置上，利用发射天线向地下或者工程结构中发射进去，通过电性差异可以反射到地面中，然后再利用天线接收到反射信号。
高频电磁波在检测的介质中传播的过程中，如果内部所存在的电磁波强度与波形都会因为地质的不同而呈现出不同的特性。
电磁波在传播的过程中如果遇到介质均匀度较差、介质常数存在差异而表现出不同的状态，这样就能够通过不同的介电常数来判定其所存在的问题。
所以在检测的过程中要利用该地区的波形进行收集、整理与分析，从而能够准确的判定内部空间和结构形式。
但是在实践中需要根据不同的介质选择合适的天线频率。
1.2特点地质雷达技术是当前应用比较普遍的隐蔽探测技术，具备较高的技术水平，但是也存在一定的局限性与问题。
地质雷达在隧道工程质量检测中的应用
地质雷达在隧道工程质量检测中的应用一、地质雷达技术原理地质雷达是一种无损探测地下情况的技术手段，它利用雷达波在地下的传播和反射情况，通过接收地下物体返回的信号，来获取地下物质的结构、形态和分布情况。
地质雷达通过发射高频电磁波，当它遇到不同介电常数的地下物质时，就会发生反射或折射，通过接收器接收这些反射信号，就可以分析地下的构造情况。
地质雷达技术可以探测到几十米到几百米深度的地下情况，因此在隧道工程质量检测中具有得天独厚的优势。
1.地下岩层构造调查地质雷达可以快速、准确地探测到地下岩层的构造情况，包括岩层的厚度、倾向、断裂情况等。
这对于隧道的设计施工非常重要，可以通过地质雷达的图像和数据，对隧道施工过程中的岩层情况进行预测和调整，以避免因地质原因引起的事故和工期延误。
2.隧道进口和出口位置的地质勘察地质雷达可以实现对隧道进口和出口位置地下情况的快速勘察，包括地下水情况、地下空洞和断裂带情况等。
这些信息对于隧道的定位和设计起到了至关重要的作用，可以为后续的施工和质量控制提供可靠的数据支持。
3.地下管道和电缆检测在隧道施工过程中，地下的管道和电缆是一个重要的安全隐患，地质雷达可以快速、非破坏性地检测到这些地下设施的位置和情况，为隧道施工的安全和质量提供保障。
4.地下水文地质勘察地下水是隧道施工中的一个重要问题，地质雷达可以检测到地下水的流向、渗透情况和水位变化情况，为隧道施工提供重要的水文地质数据支持，可以在隧道施工过程中及时发现地下水问题，采取相应的措施进行调整。
5.隧道施工中的质量检测地质雷达可以在隧道施工过程中进行实时监测，对隧道内部的岩层情况、裂缝情况、地下水情况等进行连续不间断的监测和检测，为施工的质量控制提供了可靠的数据支持。
三、地质雷达在隧道工程中的优势1.快速高效地质雷达可以进行迅速地下探测，实现对大范围的地下情况进行全面地测量和勘察，节约了大量的时间和人力成本。
2.非破坏性地质雷达是一种非破坏性的探测技术，不会对地面和地下结构造成任何影响，保证了隧道施工过程中其他工程的正常进行。
地质雷达在隧道检测中的波形识别及应用
给 通 车 后 的 运 营 带 来 隐 患 。隧 道 施 工 中 常 见 的 支 护 质 量 问
题 有 衬 砌 厚 度 不 够 、 砌 与 围 岩 间 存 在 脱 空 区 、 方 回 填 衬 塌 不 实 等 。 运 营 中 出 现 的 病 害 则 包 括 衬 砌 漏 水 、 砌 侵 蚀 和 衬
引言
随着 交 通 事 业 尤其 是 山区 高速 公 路 的 不 断发 展 ． 道 隧
地 质 雷达 原 理 简 述
地 质 雷 达 由 一 体 化 主 机 、 线 及 相 关 配 件 组 成 。 利 用 天 它
工 程 的 数 量 逐 年 增 加 。隧 道 作 为 高 速 公 路 施 工 中 的 重 点 环 高 频 电磁 脉 冲 波 的 反 射 原 理 来 实 现 探 测 目的 ，属 电磁 波 探 节 ， 缩 短 公 路 里 程 、 约 投 资 成 本 、 加 公 路 美 观 效 果 等 测 技 术 中 的 一 种 。 电磁 波 在 介 质 中传 播 时 ， 路 径 、 度 与 对 节 增 其 强 都 起 到 很重 要 的作 用 。但 由于 隧道 支 护 质 量较 难 检 测 ， 易
１ Ｇｕｚ ｏｕ Ｐｒ ｖ ｎ ｅ Ｔ ａ ｆ ｇ ｎ ｅｒ ｇ Ｑ ｕ ｉ ｐ ． ｉｈ ｏ ｉ ｃ ｒ ｆ ｉ Ｅｎ ｉ ｅ ｉ ａｌｙ Ｓｕ ｅｍ ｉｉ ａ ｉ ，Ｇｕｉａ ｇ ５５ ０ ４ Ｇ ｕｉ ｃ ｎ ｔ ｓｏｎ Ｓｔ ｔ ｏｎ ｙ ｎ ０ ０ ｚｈｏｕ，Ｃ ｈｉ ｎａ
，
２ Ｂｉ ｈ ｉ ｇｈ ａ ａｎ ｇ ． ｎ ａ Ｈｉ ｗ ｙ Ｍ ａ ｅｍ ｅｎ ａ ｉ ｆＪ ａ ｇ ｕ， ｎ ｈ ｇ ２ ４５ ０ Ｊｉ ｔＳｔ ｔ ｏｎ ｏ ｉ ｎ ｓ Ｙａ ｃ ｅｎ ２ ０ ａｎｇｓｕ，Ｃｈｉａ ｎ
地质雷达在公路隧道超前地质预报中的应用及实例分析
地质雷达在公路隧道超前地质预报中的应用及实例分析摘要：介绍地质雷达的基本原理，总结图像波的识别方法，以地质雷达在缙云山隧道超前地质预报中的应用为例，说明地质雷达探测技术能够准确地指导隧道施工，最后对地质雷达探测技术进行展望并加以推广。
关键词：地质雷达超前地质预报隧道探测Abstract: The basic principle of GPR is introduced, and the recognition method of image wave is summarized. Takes the application of GPR in the tunnel of JinYunShan as an example, and explains the detection technology of GPR can accurately guide tunnel construction. Finally, popularizes the technology of GPR.Key words: GPR; advanced geological prediction; tunnel; detection0 引言在隧道施工中，尤其是地质条件复杂的隧道工程，超前地质预报越来越广泛应用，它关系到工程的安全、质量、成本和进度。
我国西南部多为山区，隧道施工过程中地质灾害经常发生，如冒顶、塌方和涌水等[1-3]。
这就需要在隧道施工中，对隧道掘进前方的危险地质情况进行超前地质预报来控制风险，及时提出调整支护参数或加固措施建议，以保证施工安全和工程质量，加快施工进度，缩短工期。
1 地质雷达探测的基本原理地质雷达探测属于波反射法，是利用超高频(106-109Hz)窄脉冲电磁波探测介质分布的一种地球物理勘探方法。
地质雷达工作时，在主机控制下，发射机发射周期性信号，信号遇到介质的非均匀体时，产生反射信号，反射信号再传输到接收机，再经电缆传输到雷达主机，最后把数据通过雷达处理分析系统进行处理，得到可识别的波相图，对波相图进行定性解释。
长大公路隧道超前地质预报中地质雷达的应用与数据分析
测 线布置：根据施工方法确定测线 的布置形式 。
图 ２地 质雷达超前预报 工作 示意 图
４ ｏ 中固 新技 企业 ２ １ Ｏ ０ 高 术 ＿ ０ １１
毛毡岭隧道洞 口段采用的施工方法有 ：上下 台阶法和
双侧壁 导坑 （ 侧壁导坑 内采用上下 台阶 ）法 ，重 点对
（ 预 报 结 果及 分析 二）
隧
Байду номын сангаас８
区域处 存在 较重 复 的强反 射 同相轴 ，此 区域有 较大 范 围的含泥岩夹层 ；在距掌 子面左侧２ ５ ． ｍ ． ～３ ２ 前方
６ １ ｍ （ Ｋ ７ ｌ ７ ＋ １ ）及 图 中Ｂ ～ Ｏ Ｒ ７＋ ｌ～ ｌ３ 区域 处 存 在 较
选择有代表性 的Ｒ ７ ＋ ４ ． 、Ｒ ７ ＋ ２ 断面进行 Ｋ ７２ ４ ５ Ｋ ７ １３
（ 或埋藏物 ）反射 ，由接收天线Ｒ 接收 ，如图１ 所示， 然后将这些信号记录下来成 图显示 出来 ，如图２ 所示：
囊一
二 、 工 程 应 用
（ ） 程 概 况 一 工
广 东省某 高速 公 路长 大 隧道 为分 离式 六车 道 隧
道 ， 左 线 长 ４ ６ ｋ 、 右 线 长４ ２ ｋ 。 隧 址 区 域 内地 ７２ｍ ８ １ｍ
号 越 强 烈 ，反之 反射 信 号 越 差 。
、
基本原 理
地质雷达是一种无损探测仪器。地质雷达方法 是
一
种用于确定地下介质分布的广谱 （Ｍ ｚ Ｇ ｚ 电 １Ｈ ￣１Ｈ ）
磁技术 。它依据 电磁波脉冲在地下传播 的原理进行工 作 ， 电磁波 脉冲 由发射天 线Ｔ 出，被地下介质介 面 发
雷达在隧道工程检测中的应用分析
雷达在隧道工程检测中的应用分析摘要:隧道是修建在山岭、河道、海峡及城市地面以下,供车辆、行人、流水、管线通过,或用作采掘矿藏、军事设施、人防设施等的地下通道和构筑物。
它能穿越地表的障碍,并有缩短线路、防空袭、容易调温和不占地面空间等优点。
隧道工程的检测是一项技术要求高,而且相对危险的工作内容,探地雷达作为一种新型的检测仪器,现已被广泛应用于隧道工程检测中,其具有操作安全、获取数据准确、真实、便于携带等特点。
本文主要介绍了地质雷达在某隧道初期支护及二次衬砌检测中的应用。
U45前言：隧道因其特有的结构和功能要求，往往施工难度大，容易出现初期支护背后脱空，二次衬砌混凝土厚度不足等问题，给施工和运营造成相当大的危害。
为了避免类似问题的发生，就必须在施工过程中及时发现质量隐患并及时清除，通过地质雷达方法检测正好解决以上问题。
它以其高分辨率和高准确率，快速、连续且高效的无损检测方法很快得到人们的认可，经过长期实践和不断发展被广泛应用于隧道衬砌质量检测中。
一、工作原理地质雷达无损探测方法利用雷达波通过结构、经目标体反射回来的波形差异进行分析处理检测对象。
通过发射高频宽带短脉冲电磁波，电磁波遇到具有不同介电特性的介质时部分返回，接收天线接收反射波并记录反射波的旅行时间。
当发射和接收天线沿物体表面逐点同步移动时，就能得到其内部介质的剖面图像。
根据接收到波的旅行时间(双程走时)、幅度频率与波形变化资料，可以推断介质的内部结构以及目标体的深度、形状等特征参数，当存在缺陷时，由于缺陷与良好衬砌或围岩间的介电常数的对比差异，使得缺陷“可见”，这样能精确确定目标体的位置。
二、检测实例1.工程实例1.1工程概况某隧道进口里程DK4+850，出口里程DK6+420，隧道全长1560m。
隧道傍山而行，在平面上设置两段圆曲线，呈“S”型布置。
洞身最大埋深65.7m，整体埋深较浅且存在较长浅埋段。
1.2测线布置由于围岩开挖及施工因素，在围岩与初期支护，初期支护与隔水层，隔水层与二次衬砌之间均可能存在一定程度的空洞等缺陷，为了较全面了解隧道衬砌质量，在隧道拱顶、左右拱脚及左右边墙共布置了五条测线，详见图1所示。
探地雷达波形特征及在隧道质量检测中的应用
探地雷达波形特征及在隧道质量检测中的应用摘要：探地雷达ＧＰＲ是一种新型的无损检测仪器，是一种利用高频电磁波探测结构工程质量的无损检测方法。
该方法可根据探测的波形记录直接分析混凝土内部缺陷的分布和形态，对隐蔽工程的施工质量具有可视性；可根据探测深度、分辨率的要求选用不同频率的天线；可在结构物表面进行，灵活性较好，在同一部位可进行多次重复测试。
关键词：雷达波形特征；隧道质量检测；应用；探地雷达检测隧道的方法和传统的检测方法相比，具有高效率、高采样率、无损连续检测等优点。
探地雷达用于隧道的检测主要为初期支护和衬砌的检测，通过雷达波分析可发现混凝土内部存在的空洞、不密实等质量缺陷，通过专用软件处理，还可得出衬砌混凝土的层厚数据。
1 探地雷达系统组成及波形特征国内外各种型号的探地雷达组成基本一样，主要包括发射机、接收机、天线、分离器、信号处理机和成像显示设备等，探地雷达系统将高频（100～1 000MHz或更高）电磁波以宽频带脉冲形式由发射天线向被探测物发射，该雷达脉冲在被探测物质中传播遇到不同电性介质交界面时，部分雷达波的能量被反射回来，由接收天线接收。
电磁波在传播过程中，其路径、电磁场强度与波形随所通过介质的电性质及几何形态的变化而产生不同程度的变化。
根据反射波信号的时延、形状及频谱特性等参数，可以解译出目标深度、介质结构及性质。
在数据处理的基础上，应用数字图像的恢复与重建技术，对探测目标进行成像处理，以期达到对探测目标真实和直观的再现。
探地雷达的发射天线。
和接收天线以固定的距离沿测线移动，记录点位于两天线中心，雷达图形在各点上均沿测线的铅垂方向以脉冲反射波的波形形式记录，构成雷达剖面。
探地雷达发射的电磁波在介质中传播时会随传播距离的增加而发生衰减，因此在对采集数据分析时，首先要对电磁波信号进行增益处理，将其损失的能量补上，不同介质的介电常数存在一定的差异，当电磁波在不同介质中传播时，会在其界面发生反射和入射现象，介质的介电常数差异越大，反射越强烈，探地雷达正是利用这一原理进行质量缺陷或目标体进行探测．空气的介电常数为1，混凝土的介电常数约为8～10，水的介电常数为81，金属的介电常数为无穷大，电磁波与金属发生全反射，以上4种物质在工程中最常用，其介电常数差异也较大，正好满足探地雷达探测目标的要求，因此，探地雷达非常适用于混凝土隐蔽工程缺陷探测。
地质雷达在隧道工程质量检测中的应用
地质雷达在隧道工程质量检测中的应用【摘要】本文主要介绍了地质雷达在隧道工程质量检测中的应用。
首先详细介绍了地质雷达的原理及其优势，说明了其在隧道勘察、施工监测和质量评估中的重要作用。
地质雷达技术能够实时准确地探测地下隐患，提高了隧道工程的安全性和质量。
未来，地质雷达技术有望得到进一步的发展和应用，为隧道工程质量检测提供更多新方法和新途径。
地质雷达在隧道工程中具有广阔的应用前景，发挥着重要作用，为提高隧道工程建设质量提供了新的可能性。
【关键词】地质雷达, 隧道工程, 质量检测, 勘察, 施工监测, 质量评估, 发展趋势, 技术, 应用前景, 重要作用1. 引言1.1 地质雷达在隧道工程质量检测中的应用地质雷达可以通过测量地下介质的电磁波响应，对隧道周围的地质情况进行准确识别，从而及时发现隧道不良地质现象，如岩层夹角、水文情况等，为隧道设计和施工提供了重要的参考依据。
在隧道施工过程中，地质雷达还可以实时监测隧道结构的稳定性和变形情况，以及地下水情况，确保隧道施工的安全性和质量。
地质雷达技术为隧道工程质量检测提供了新方法和新途径，具有广阔的应用前景，将在未来持续发挥重要作用，推动隧道工程的发展。
2. 正文2.1 地质雷达原理及优势地质雷达是一种利用电磁波进行探测的无损检测技术，可以用于检测地下物质的差异和变化。
地质雷达原理主要是通过发射电磁波并接收回波，根据不同介质的电磁波传播速度不同来确定地下结构。
其优势主要包括以下几点：地质雷达具有高分辨率和高灵敏度的特点，能够准确地探测到地下结构的微小变化，对于隧道工程中的地质层和构造进行清晰的成像。
地质雷达具有快速、实时监测的能力，可以在短时间内获取大量的数据，为隧道工程的施工监测提供了便利。
地质雷达可以对地下结构进行无损检测，无需在地面上进行开挖或破坏，减少了对环境的影响。
地质雷达还具有较好的穿透性，可以在不同介质之间进行传播和反射，能够有效地穿透各种地质层，为隧道工程的勘察和质量评估提供了新的手段。
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2005 年
第9期
周俊峰 ,吴汉杰 :高速公路隧道检测中的地质雷达波形分析及应用 129
条件复杂而不易搞清补给条件的地区 ;根据隧道通过地段的降水 量 、集水面积并考虑地形地貌 、植被 、地质和水文地质条件选取合 适的降水入渗系数值 ,可宏观 、概略预测隧道正常涌水量 ; 用式 (6) 计算的降雨渗入量作为隧道涌水量 ,方法粗略简便 ,属于估算 性质 。在现场勘探 、试验有困难的情况下常采用此种算法提供初 测阶段或全段隧道的涌水量 。
在衬砌施工过程中 ,特别是对于二衬的施工 ,由于种种原因 , 有时会有裂缝存在 ,裂缝的规模和性质直接影响衬砌的防水和承 载功能的正常发挥 ,因此利用雷达技术检测衬砌裂缝有着重要的 意义 。
图 4 是三断岭 2 # 隧道左线 L K25 + 647 位置处发现的衬砌 开裂的雷达图象 。从图中可以看出 ,在裂缝存在的地方 ,地质雷 达反射波层面突然中断 ,波形极不规则 ,与周围图象很不谐调 。
隧道衬砌混凝土厚度是隧道施工质量的重要指标 ,它直接影 响衬砌结构的承载能力和隧道的使用寿命 。使用地质雷达检测 技术 ,可以对隧道进行无损实时成相扫描 ,快速 、直观 、准确 。
二次衬砌 、一衬与围岩之间由于物质成分及物理性质存在着 很大的差别 ,介电常数差异明显 。特别是衬砌与围岩之间 ,电磁 波从混凝土进入围岩时 ,反射波形振幅显著增大 ,视频率降低 。
置式为发射与接受器同置一体 ,双置式为反射与接受分体 。 使用单置式天线计算探测目的层深度的计算式为 :
z = | x|
(2)
(t t0
)2
-
1Байду номын сангаас
使用双置式天线计算探测目的层深度的计算式为 :
z=
t
2 2
x21
-
t
2 1
x22
4
(
t
2 1
-
t
2 2
)
(3)
式中 :z ———反射体深度 ,m ;
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Sept . 2005
西 部 探 矿 工 程
隧道结构层混凝土的厚度是根据电磁脉冲在各结构层交界 面的反射时间和各结构层中电磁波的传播速度计算得到的 。厚 度检测的关键是确定电磁波在隧道各结构层中的传播时间 。然 后根据电磁波在混凝土中的传播速度 (ν= 0. 12m/ ns) 计算出结构 层的厚度 。
图 1 是梅河高速公路三断岭 2 # 隧道左线 L K25 + 764 处的 衬砌结构面厚度分层图 ,计算结果二衬厚度只有 30. 2cm ,比设计 厚度 40cm 要少将近 10cm 。初衬厚度 24. 2cm ,达到原设计要求 。
z ———反射体深度 ,m ;
x ———接收天线与反射天线的距离 ,m ;
v ———地质雷达发射的电磁波波速 ,m/ s 。
地质雷达的天线发射及接受器有单置式和双置式之分 ,单
表 3 天子岭隧道区岩溶发育程度分析表
位置
出露地 层时代
分布 面积 ( km2 )
岩溶/ 洼 地数量
(个)
岩溶/ 洼 地总 面积
2 地质雷达检测的基本原理 地质雷达利用主频为数十兆赫至千兆赫波段的电磁波 ,以
宽频带短脉冲的形式 ,由地面通过天线发射器 ( T) 发送至地下 , 经地下目标体或衬砌结构层的界面反射后返回地面 ,为雷达天 线接受器 ( R) 接受 。
电磁波的走时为 :
t = 4z2 + x2 / v
(1)
式中 :t ———雷达电磁波走时 ,ns ,1ns = 10 - 9 s ;
( km2 )
岩溶/ 洼 岩溶/ 洼地 地密度 面岩溶率
(个/ km2) ( %)
岩溶发 育程度
天子岭 C1y 8. 25 26
0. 25 3. 15 3. 03 强烈发育
隧道 D23x 1 . 80
1
0. 001 0. 56 0. 05 欠发育
D13x 10. 01 62
0. 38 6. 2
3. 80 强烈发育
其中的传播速度为υ= 0. 12m/ ns ,衬砌的最大厚度 H 为 1. 10m
左右
,由此根据公式
W
=
1.
32
(
2H υ
)
估算探测时的时窗取
20ns
较
为合适 。 探测深度与所使用的天线的中心频率有直接的关系 ,天线频
率越高 ,探测深度越浅 ,精度越高 ,反之亦然 。在本次隧道衬砌检 测中 ,我们采用了双置式 900M Hz 的天线 。
分运算 、微分运算 ;图形编辑模块有 :图形的放大 、缩小 、压缩 、截 取等 。 4. 2 资料解释
根据地质雷达反射波的波形 、振幅变化 、反射走时等特征 ,提 取隧道衬砌的结构层面 、计算层厚 、判定异常体 、求取异常体深
度 、圈定异常体范围等 。 5 地质雷达波形分析及应用 5. 1 衬砌结构层厚度的检测
对测量信号进行处理分析的目的就是要压制外部干扰信号 的能量 ,提高雷达信号的信噪比 ,使雷达图象更易于识别地质信 息 ,清晰的反映地质现象 ,从而提供更准确的解释结果 。通常的 信号分析处理模块有 :振幅谱分析 、功率谱分析 、相位谱分析 、滑 动平均谱分析 、二维谱分析 ;常规信号处理模块有 :漂移去除 、零 线设定 、背景去噪 、增益 、谱值平衡 、一维滤波 、二维滤波 、希尔伯 特变换 、反褶积 、小波变换 ; 运算模块有 : 道间平衡加强 、滑动平 均 、文件叠加 、文件拼接 、混波处理 、单道漂移去除 、数学运算 、积
图 1 地质雷达衬砌厚度检测结果分析图
5. 2 脱空区的检测 由于空气和衬砌 、围岩之间的介电常数差异更是明显 ,当隧
道衬砌和围岩之间存在脱空区时 ,由于不同介质的电磁差异而产 生的地质雷达反射波波形畸变更加明显 ,图 2 是典型的脱空区雷 达反射波波形图 。 图 3 是梅河高速公路三断岭 2 # 隧道右线 K25 + 945～ K25 + 946 段拱顶初衬和围岩脱空的雷达剖面图 ,从图中可以看出 ,当 衬砌与围岩之间脱空时 ,反射波会表现出复合体的震动效应 ,脱 空区内部反射波增多 ,脱空波形呈双曲线形 。 5. 3 衬砌局部开裂检测
中图分类号 : U4521 1 + 3 文献标识码 :B
高速公路隧道检测中的地质雷达波形分析及应用
周俊峰1 ,吴汉杰2
(1. 珠海市公路局斗门分局 ,广东 珠海 519100 ; 2. 广东交通实业投资公司 ,广东 广州 510101)
摘 要 :阐述了地质雷达检测的基本原理及解释方法 ,详细分析了该方法在检测隧道的衬砌厚度 、脱空 、开裂以及围岩 富水等病害的波形特征 ,探讨了地质雷达检测技术在公路隧道中的应用效果 。 关键词 :地质雷达 ;隧道 ;波形分析
总第 113 期
西部探矿工程
series No . 113
2005 年第 9 期
W EST - C H INA EXPLORA TION EN GIN EERIN G
Sept . 2005
文章编号 :1004 —5716 (2005) 09 —0128 —03
130
No . 9
图 2 地质雷达脱空区检测结果分析图
5. 4 衬砌附近围岩富水 梅河高速公路第二标段葵岗隧道地质条件极其复杂 ,出露岩
性有灰岩 、砂岩 、煤 —煤矸石层 ,总体围岩破碎 ,是一个蓄水岩体 。 在山体两侧的山坡上分布有大大小小的煤窑开口几十个 ,且煤窿 内积水严重 ,在隧道施工过程中 ,由于煤窿积水造成了两次大规 模坍塌 。在一衬支护完毕后 ,对初衬的检测结果进行了对比分 析 ,图 5 左图是 L K3 + 600 左右位置的雷达检测结果 ,衬砌外围 岩为完整的 Ⅴ类微风化石炭系灰岩 ,无水 ;右图是 L K3 + 780 左 右位置的雷达检测结果 ,衬砌外围岩为薄层状压碎结构的砂岩 — 煤矸石层 ,该位置有一涌水孔 ,涌水量约为 3L/ s ,从开挖到现在 两个多月的时间内 ,水量从未减小 ,该地段附近还有多处也发生 了渗漏水情况 。从检测结果来看 ,水对电磁波的影响还是很大 的 ,富水围岩中的雷达反射波衰减速度和程度明显要比干燥围岩 中快得多 。
在隧道检测中 ,采用的其它参数 : ①采集方式 :点测 、连续测 量 ; ②叠加 :64 ; ③扫描点数 :512 ; ④增益方式 :自动 。 4 资料的处理和解释 4. 1 资料的处理
电磁波在介质中传播时 ,能量损耗很大 ,尤其深部反射的有 效信号微弱 ,很容易受到干扰信号的影响 。地质雷达在实际测量 中收到的干扰信号主要有仪器内部干扰和外界干扰两种 。仪器 内部干扰主要有天线盒震荡信号干扰 、天线控制电路之间的干 扰 、发射和接受天线间的直接偶合等 。在隧道衬砌检测中 ,受到 的外界干扰主要有隧道内的电缆线干扰 、施工车辆干扰 、隧道通 风时空气 (水分 、温度 、灰尘等) 变化引起的干扰 、测量过程中的抖 动干扰等 。
年降 集水面积 (A)
隧道涌水量 (Q)
雨量 强烈 中等 碎 强烈 中等 碎
岩溶 岩溶 屑 岩溶 岩溶 屑
W ( mm)
化
化
岩
化
化
岩
(km2 ) (km2 ) ( km2 ) (m3 / d) (m3 / d) (m3/ d)
2900 0. 5 0. 3 0. 15 1627 2. 43 1. 88 1. 00 5416. 45 2514. 30 668. 70