探測隧道病害新方法
——英國啟用μ子成像檢測技術

對于一些開展隧道建設較早的國家，設施老化是一個嚴重的問題。如何高效準確地檢測老舊隧道，成為了一個重要的課題。無論是傳統的人工檢測，還是探地雷達等非接觸技術，都存在各種局限。為解決這一問題，英國蘇格蘭地區的巴爾格雷隧道采用了最新的前沿技術——μ子成像技術。

μ子成像技術

μ子成像技術是一種與X光掃描類似的技術，但由于來自外層空間的μ子比X射線、γ射線、超聲波等具有更深的穿透性，所以μ子掃描可以對更厚的材料進行成像。μ子成像技術最著名的應用案例是對埃及金字塔內部進行成像，以及在福島核電站事故后定位反應堆堆芯，目前的常規應用主要是對火山巖漿室成像，以預測火山噴發。

什么是μ子

當來自太陽和其他天體產生的高能粒子進入地球大氣層時，它們會與氧氣和氮氣分子發生碰撞，從而引發其他粒子的級聯反應。這些粒子大多停留在大氣中，但其中μ 子會到達地面。μ子對人體無任何副作用，每天會有數百萬個μ子穿過我們的身體。雖然μ子相關技術已有幾十年的歷史，但其成像技術在近幾年才取得了顯著發展，最重要的是其成像設備實現了小型化。

技術應用

巴爾格雷隧道建于1896年，是現有已被廢棄的拉納克郡到鄧巴頓郡鐵路的一部分。隧道自1964年以來一直關閉，需要定期進行安全檢查。在漫長的歲月中，管理方采用激光測量、影像識別、探地雷達、鉆孔和目視檢查等手段，試圖獲得關于隧道的完整情況，為未來的拆除或重建做準備。

2022年11月，管理方與科技公司Geoptic合作，開始嘗試使用μ子成像技術來徹底了解隧道襯砌后的所有缺陷和空隙。由于μ子獨特的性質，所以這項技術完全不存在探測深度的問題，而大幅小型化的設備使得其在隧道內應用成為了可能。

技術缺陷

一些技術人員認為該項技術應用于隧道病害檢測還有一定缺陷： 1)小型化技術尚不成熟。μ子成像設備小型化尚未完全脫離試驗階段，對于小型化設備的成像準確度等問題尚待觀察。2)探測方向有局限。根據μ子成像的原理，探測設備必須位于探測目標的下方，這意味著如果只是將探測設備置于隧道內，將有一半以上的隧道結構無法被探測到。