探地雷達在水利工程檢測中的應用

任文浩

(河南省水利第一工程局，河南 鄭州 450000)

探地雷達檢測方法是一種無需破壞被檢測物品，即可勘測到地質結構、目標物體的檢測方式。尤其是在水利工程檢測中，探地雷達的應用性較強。水利工程在建設過程中會涉及擋墻施工、裂縫、滲漏、工程質量等檢測問題，這就需要運用探地雷達進行檢測，從而得出科學合理的結論，為進一步施工提供恰當的建議與對策。水利工程建設，不僅受到建筑材料、建筑結構、使用期限等因素的影響，還會受到天氣、地理位置、溫度變化等因素的影響。

在水利工程檢測中，運用探地雷達向目標物體發射電磁波，然后接受反射回來的電磁波圖像與數據，通過圖像數據分析手段進行處理，從而確定最終檢測結果[1]。此時，水利工程建筑人員就可以根據檢測結果，選擇正確的解決措施，推進水利工程建設工作更加順利的完成，也確保水利工程的施工質量達到預期目標。目前，探地雷達在水利工程中的應用范圍已經非常廣泛，例如：泵站工程質量檢測、城市地下管網檢測、防滲墻建設、堤壩滲漏情況檢測等，都能夠看到探測雷達工作的身影。

1 探地雷達在水利工程檢測中的工作原理

探地雷達在水利工程檢測中的工作原理，主要是運用其發射的電磁波，經過檢測物體的反射，來確定物體所在的位置與性質，從而得到圖像與數據，為進一步分析提供原始資料。探地雷達，從外部來看，主要是由主機、天線和配件組成；從內部來看，主要是由計算機系統、雷達電路系統、放大器、轉換器、發射器和接收器組成，具體探地雷達檢測系統結構如圖1所示。

圖1 探地雷達檢測系統結構示意圖

探地雷達在水利工程檢測過程中，由計算機系統發出指令，設置天線參數配置，經由探地雷達電路系統向發射器、反射器、放大器、轉換器同時發出指令，發射器發射高頻電磁波經反射器反射到雷達電路系統，再由此向放大器傳輸信號經轉換器轉換返回到計算機系統，從而得出探地雷達檢測圖像與相關數據[2]。圖像與相關數據主要包括電磁波反射的時間、電磁波的波形、振幅等內容，通過這些內容利用專業知識可以較容易地判斷出檢測物體的形態、距地面深度、位置等，準確把握水利工程檢測物體情況，提升水利工程建設質量。

2 探地雷達在水利工程裂縫檢測中的應用

水利工程中的裂縫，根據其產生的原因可以分為4種，分別是干縮裂縫、沉降裂縫、層間裂縫與溫度裂縫。當然，水利工程裂縫的產生是在所難免的。一旦發現水利工程存在裂縫，必須立刻進行修復與完善，以免造成更大的危險與損失。裂縫產生之后，內部充滿氣體，外部則是建筑材料與水，由此裂縫與裂縫周圍的介電常數將存在較大差異。正是由于差異的存在，才使得探地雷達在水利工程裂縫檢測中有了用武之地。

水利工程存在裂縫時，其探地雷達計算機系統傳輸出的圖像將呈現出不連續、振幅變大、波幅減小，高頻率電磁波的部分在裂縫底部得到了增強。具體的表現可以分為2種：第一種，裂縫屬于不均勻沉淀裂縫，此時圖像將呈現出傾向性，介電常數差異性較??；第二種，裂縫屬于滑坡裂縫，此時反射現象增強，圖像部分斷裂，波形會出現錯位現象，圖像之間有交叉移位等現象[3]。通過探地雷達計算機系統傳輸出的圖像，以及介電常數變化情況，可以清晰地發現水利工程中裂縫問題的存在，從而判斷水利工程中裂縫現象的嚴重程度，全方位發現裂縫造成的水利工程破壞程度，從而幫助水利工程工作人員在不影響水利工程整體施工情況下進行裂縫的修復與彌補，降低水利工程裂縫造成的經濟損失。

3 探地雷達在水利工程滲漏檢測中的應用

在水利工程建設過程中滲漏是最容易出現的，也是最普遍的現象，它屬于隱藏性安全隱患，等到發現問題時，其滲漏現象也是非常明顯，破壞程度也是非常嚴重。造成水利工程滲漏現象出現的原因有許多，例如：防滲漏工程處理不當、防滲漏措施年久失修、工程基礎地基存在問題等。在水利工程滲漏檢測中引入探地雷達檢測方式，這些問題就可以迎刃而解。

目前，我國水利工程建設主要采用的是混凝土結構，混凝土結構由于水壓的存在導致裂縫變大變寬從而出現滲漏。在利用探地雷達檢測水利工程滲漏現象時，仍然是通過分析計算機系統提供的圖像與數據[4]。如果被檢測的水利工程不存在滲漏現象，圖像中的線條將連續、平緩，波形穩定；如果被檢測的水利工程存在滲漏現象，其圖像中的波形將變陡峭、不連續、波長變長、頻率降低。水利工程存在滲漏現象時，滲漏位置和周圍環境都屬于一種飽和形態，該位置的介電常數比未滲漏位置的介電常數要大，其導電率也是變大的。而波形出現不連續，也是滲漏現象的表現，滲漏位置內部是中空、松散的，從而導致出現扭曲、斷裂現象。

4 探地雷達在水利工程質量檢測中的應用

在水利工程完成之后，最重要的工作就是對工程建設質量進行驗收與檢測，這時就需要應用到探地雷達。探地雷達可以清晰直觀地對水利工程整體性能進行科學評判，對水利工程質量進行檢測與評定，準確定位水利工程中存在的不安全因素等。

在水利工程質量檢測中，應用探地雷達的第一步就是測線布置，根據水利工程實際建設情況，可以繪制如圖2所示的探地雷達現場測線布置圖，從而通過水利工程實際數據，選擇探地雷達的測線位置。探地雷達的測線位置就是探地雷達在水利工程檢測中的設備安裝位置，也是探地雷達天線與電纜安裝位置。

圖2 探地雷達檢測現場測線布置

在確定測線位置之后，就是通過計算機軟件系統設置探地雷達的天線參數配置。為了能夠準確獲得數據與圖像，探地雷達天線頻率主要選擇高頻率，例如表1中分別為110、200、300Hz。

在確定探地雷達的天線頻率之后，其測量速度、采樣數量、介電常數、增益點數等都會隨之確定。

在探地雷達檢測前期工作準備好之后，就可以利用探地雷達進行水利工程質量檢測。由專業人員將探地雷達布置在被檢測的水利工程現場，布置時要避免探地雷達天線被異物纏繞、刮碰等，確保電纜與天線的安全，避免出現拖拽等現象[5]。在數據分析時，為了能夠得出更加準確的結論，可以將圖像每隔20m劃分成為一個部分，在圖像中將水利工程中的設施明確標記出來。如果在設施安裝處出現問題，能夠在圖像中準確快速地找到位置，一旦出現圖像斷開、上抬等現象，就可以判斷水利工程設施安裝過程中存在的安裝不牢固問題。

表1 探地雷達的天線參數配置

實踐證明，探地雷達能夠在水利工程質量檢測中發揮重要作用，能夠在水利工程中得到廣泛應用，其得出的結論是準確的、可執行的，能夠準確判斷水利工程質量是否存在問題[6]。探地雷達獨特的無損害性，為水利工程質量檢測工作提供了有效工具，幫助水利工作人員有效地檢測水利工程完工情況。除此之外，還可以通過探地雷達，尋找到水利工程質量問題存在的確切位置，提高了工作效率。因此，在水利工程質量檢測中，可以加強探地雷達的應用，在提高水利工程建設效率基礎之上，進一步提升水利工程建設質量。

5 結語

傳統的水利工程檢測方法，隨著水利工程建設要求的提高，已經遠遠不能夠滿足現實需求。因此，探地雷達在水利工程檢測中的應用變得越來越重要[7]。通過介紹探地雷達在水利工程檢測中的工作原理，以及探測雷達在水利工程裂縫檢測、滲漏檢測以及質量檢測中的具體應用，可以發現探地雷達在水利工程實際檢測過程發揮著重要作用，為水利工程建設提供更加便捷的檢測方式，推動我國水利工程檢測事業向前發展。探地雷達不需要破壞水利工程結構，其檢測方式簡便，耗用時間短，檢測結果精確，只需要通過分析圖像與相關數據就可以得出檢測結果，可以說是目前最為高效的水利工程檢測方法之一。