地質雷達在隧道檢測應用中的多次反射研究

劉 興

(貴州省公路工程集團有限公司)

1 地質雷達的隧道檢測應用

1.1 物質的多次反射圖形判斷

(1)鋼拱架

在諸如鋼，銅這些電導率非常大的介質中，由于其屬于優良的導電媒介質，所以當雷達波在以上所說的這些物質中進行傳播的時候，雷達波會有極大的衰減，很的能導致雷達波無法到達更深位置的介質之中，在向鋼拱架這方面發射雷達波時，所接受到的數據除了地面波和

鋼拱架的一次反射波之外，基本都是由鋼拱架所產生的多次反射波。而且由于鋼拱架，空氣，混凝土這三種介質的介電常數差別較大，其比為1∶1∶6.4，。因此，當雷達波由混凝土進入鋼拱架時，波是正方向的，而當由空氣進入的時候，波的方向卻正好相反，以此，可以判斷出多次反射中，所需要的波形的位置。

(2)小范圍空洞

當雷達波上顯示出雙曲線波形的時候，一般都是由小型單一的空洞所形成的，因為當雷達波由介質常數大的介質進入介質常數比其小的介質之中的時候，所呈現給雷達的反射波形將會是正向的波形。因此，如果顯示的波形中，空洞初始位置為白色，且符合以上特征的時候，可以推斷出此波形反應的地段應該為小范圍空洞。

(3)大面積采空區

當雷達上顯示的圖像為水平強反射波，且波形出現在同向軸中部，反射波的下端下瑞為開口拋物線，而且此波形會進行多次反射時，而且在出現的時候，將會出現白色的空洞，而且由于雷達波在由介電常數大的介質進入介電常數小的介質的時候，將會發現，發射波的振幅會是正向的，而形成這種狀況的可能性會是大面積埋設物或者大面積空洞，又由于埋設物的介電常數比較小，所以由以上這些條件，將可以可判斷出該處應該為大面積空洞。

1.2 地質雷達的圖像分析

(1)具有初期支護的隧道

當所修建的隧道為初期支護的隧道的時候，雷達波在掃描該圖像的時候，可以發現，初期的支護以及與其相對應的二次襯砌間將會存在有很明顯的間隙，這是由于初期支護的隧道本身的特征所決定的，而在初期支護的隧道所形成的波形圖之中，這個界面上，我們可以通過間隙，讀取出二次襯砌的厚度出來。

(2)復合襯砌隧道

當所修建的隧道為復合襯砌隧道的時候，雷達波在掃描該圖像的時候，可以發現，在第一次襯砌以及與其相對應的二次襯砌間將會存在有很明顯的間隙，這是由于復合襯砌隧道本身的特征所決定的，而在初期支護的隧道所形成的波形圖之中，這個界面上，我們可以讀取出二次襯砌的厚度出來。

(3)非復合襯砌隧道

當所修建的隧道為非復合襯砌隧道的時候，可以發現，在地質雷達掃描出的圖像之中，圖像的振幅強度明顯。同相軸顯得是連續到一起的。這些都是由非復合襯砌隧道本身的特征所決定的，而在非復合襯砌隧道所形成的波形圖之中，這個界面上，我們可以讀取出隧道的襯砌厚度出來。

1.3 隧道襯砌質量實例分析

將由隧道回填的實度來對隧道的襯砌質量檢測成果圖進行判斷，假設設計厚度為50 cm，然后對某隧道截取一段進行檢測。

(1)如果在檢測結果中，在該段襯砌的檢測之中，任何地方的襯砌厚度都大于50 cm。那么，這段就符合設計所要求的厚度，若在地質雷達所形成的圖像之中，并沒有發生界面反射信號等狀況，這就說明襯砌背后是密實的。

(2)如果在襯砌厚度和襯砌回填密實情況的時候，發現只有一段的襯砌厚度小于50 cm，而其他地段的襯砌厚度均大于所要求的厚度，而且在背后回填的問題上，也沒有檢查出任何問題，其均滿足于最初設計的要求，那么就可以斷定，一定是該段厚度小于50 cm 的區域，襯砌背后應該存在有空隙，所以應該對該段襯砌進行改進和整治。

1.4 檢測中的注意事項及使用工具

作為一種通過高分辨率探測技術來進行對隧道工程檢測的非破壞性工具，地質雷達在檢測隧道結構的過程中，會受到以下等參數的影響。(1)混凝土的襯砌厚度和密實度;(2)鋼拱架的深度，間距和層數;(3)錨桿的位置和深度;(4)襯砌裂隙的深度。在隧道建成的過程之中，之前建設的隧道有些將可能會進入需要養護的高峰期，比如襯砌裂開乃至坍塌等問題的困擾。這這個時候，我們就需要使用無損傷探測來進行維護隧道的安全，而地質雷達在這方面，將會起到舉足輕重的作用。在目前的隧道工程檢測過程中，被經常使用的一款地質雷達是由美國GSSI 公司生產的SIR—3000 型地質雷達，由于這款雷達的分辨率高，且工作頻率可以達到900 MHz，可以勝任如今隧道中工程檢測所需要達到的要求。而在現在的實際檢測過程之中，一般會在位于隧道拱頂的中心布置測線，然后再在左拱腰，右拱腰，左邊墻，右邊墻布置測線，這一共將會布置出五條測線。

2 總 結

由于地質雷達通過多次反射對隧道襯砌檢測具有可靠性，且可以檢測出隧道的支護間是不是有空洞和不密實環境的存在，可以使工程隊充分了解支護厚度是否符合設計的要求，從而得到對隧道建設施工有利的措施和建議，因此地質雷達在隧道檢測過程中具有明顯的優勢，當然在檢測過程中，還是存在一些其他的影響因素的，我們應該在工作中盡最大的可能避免這些因素，以獲得準確的資料。

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［2］ 趙才，程永振，張向文. 地質雷達在隧道檢測中的應用分析［J］.中國新技術新產品，2010，(12):104－105.

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