地質雷達在鐵路隧道襯砌檢測中的應用

摘 要：文章系統介紹了SIR-3000地質雷達的探測原理、系統參數、處理流程，并通過在工程中的實際應用，對隧道雷達檢測工作提出一些總結經驗和建議。

關鍵詞：地質雷達；隧道襯砌；無損檢測；分辨率；介電常數

引言

鐵路作為國民建設的基礎，在新時代依舊發揮著重要的作用。十二五期間，國家鐵路建設持續快速發展，而鐵路隧道的質量控制一直是尤為重要的問題，因此，對于鐵路隧道襯砌質量檢測則顯得更為重要。隧道的各種病害，如拱頂脫空、裂隙，襯砌厚度不足及襯砌不密實等，會給鐵路的正常運營帶來安全隱患。目前普遍采用以物探無損檢測為主，鉆孔驗證檢測為輔的檢測方式，其中物探無損檢測技術包括了聲波（彈性波）法檢測，激光檢測、射線檢測、電磁法檢測等很多方面。本文所介紹的地質雷達檢測法屬于電磁波反射法，地質雷達以其高效、高分辨率、高精度的特點，在隧道襯砌工程質量檢測中廣泛應用。

1 探測原理

地質雷達（Ground Penetrating Radar簡稱GPR）是基于電磁波反射原理，所使用的中心工作頻率在10MHZ～5000MHZ范圍。工作原理：雷達發射天線向地下發射高頻電磁波脈沖信號，當遇到電性差異界面時，根據斯奈爾定律，會有部分能量反射并被雷達接收天線接收。通過對雙程走時、波形、振幅等相關參數分析，可以推斷地下隱蔽目標體的空間位置、幾何狀態、電性等特征。

設脈沖電磁波從發射天線到接受天線行程需時為T，則有：T=（4h2+x2）1/2/v，式中h為地下目標體或界面深度，x為兩天線之間距離，v為電磁波在地下介質中傳播的速度，所以根據反射信號到達時間及目標物體平均反射波速，可以大致計算出界面深度。……