探地雷达在岩溶高风险隧道中的应用

探地雷达在岩溶高风险隧道中的应用（精选8篇）

探地雷达在岩溶高风险隧道中的应用 第1篇

探地雷达在探测岩溶中的应用

介绍了探地雷达的基本原理,总结出雷达波在不同介质中的传播特性.并通过工程实例证明了探地雷达探测岩溶的可行性和有效性.

作 者：王昌勇 严鸿 严永帮 唐卫军 作者单位：青海省第三地质矿产勘查院,青海西宁,810029刊 名：青海国土经略英文刊名：QINGHAI GUOTU JINGLUE年，卷(期)：2009“”(4)分类号：关键词：探地雷达 雷达波 有效性

探地雷达在岩溶高风险隧道中的应用 第2篇

探地雷达在非金属管线探测中的应用

介绍了探地雷达在地下管线探查的`应用,对一些典型的探测图像进行了说明,并对其工作方法提出了一些建议.

作 者：赵永峰 鞠春华 伊商鹏 Zhao YongFeng Ju ChunHua Yi ShangPeng 作者单位：山东正元地理信息工程有限责任公司,山东,济南,250014刊 名：城市勘测英文刊名：URBAN GEOTECHNICAL INVESTIGATION & SURVEYING年，卷(期)：2009“”(3)分类号：P631关键词：探地雷达 非金属管线 探测

探地雷达在隧道质量检测中的应用 第3篇

1 测试原理

探地雷达技术检测隧道衬砌质量的原理是利用高频电磁波 (主频为数百兆赫兹) 以宽频带短脉冲的形式, 在隧道衬砌面通过发射天线传播到隧道衬砌内, 经过不同的层面 (或目的体) 反射后返回至衬砌面, 被接收天线所接收, 并将接收到的信号经过数字处理, 形成直观的图像显示出来, 这些数字信号和图像同时储存在雷达主机中, 再将雷达主机中的数据传输到计算机中, 利用计算机对接收到的信号进行分析、处理, 从而判断隧道衬砌的质量。

相对于探地雷达所用的高频电磁脉冲而言, 隧道衬砌质量检测中所遇到的混凝土介质都是以位移电流为主的低损耗介质。在这类介质中, 反射系数和波速主要取决于介电常数:

$r=\frac{\sqrt{\epsilon {}_1}-\sqrt{\epsilon {}_2}}{\sqrt{\epsilon {}_1}+\sqrt{\epsilon {}_2}}‚v=\frac{c}{\sqrt{\epsilon }}$。

其中, r为反射系数;v为速度;ε为相对介电常数;c为光速常数;下角标1, 2分别为上、下介质。空气的相对介电常数为1, 水的相对介电常数为81, 水泥及岩石的相对介电常数为几到十几。

2 测试过程中的注意事项

2.1 测线布置

1) 初衬质量检测:分离式隧道单洞在隧道的拱顶、左右拱腰及左右边墙各布置了1条测线, 共布置5条测线, 即1号～5号测线;连拱隧道单洞在拱顶、左右拱腰及一侧边墙各布置了1条测线, 共布置4条测线, 其中左洞为1号～4号测线, 右洞为2号～5号测线 (见图1) 。由于隧道内进行施工、局部存在障碍物, 实际测线存在一定误差。2) 二衬质量检测:分离式和连拱隧道在隧道的拱顶和左右拱腰各布置了1条测线, 共布置3条测线, 即2号～4号测线 (见图1) 。

2.2 天线频率

1) 初衬质量采用900 MHz增强型天线对初衬质量进行检测, 其探测深度在0.5 m左右;2) 二衬质量检测采用400 MHz天线, 其探测深度在2 m左右;在测试二衬表层环向钢筋的间距时采用900 MHz天线。

2.3 雷达波速的确定

现场实测雷达波速在衬砌中的走行速度是重要的数据参数。简单实用标定波速的方法是:在隧道衬砌上作雷达短测线测取衬砌与岩体交界面反射波走时Δt, 再在测线部位打钻孔穿透衬砌, 实际丈量衬砌厚度D (应作孔斜校正) , 反算出V与Er。

V=2D/Δt, Er= (C0/V) 2。

其中, V为实测的雷达波速;D为衬砌实际厚度;Δt为实测反射时;C0为在空气中的雷达波速, 30 cm/ns;Er为实测介电常数值。如果无法钻孔, 可根据隧道进出口明洞衬砌厚度与实测反射走时, 计算出V, 取平均值作为衬砌厚度计算的参数。

2.4 现场检测工作

1) 测试速度控制在5 km/h左右;2) 采用连续采集方式, 每5 m～10 m在记录上做一个标记。

2.5 数据处理与分析

由于隧道衬砌及围岩介质相当于一个复杂的滤波器, 介质对电磁波不同程度的吸收以及介质的不均匀性, 使得雷达发射出去的脉冲在到达接收天线时, “运载”着地下不同介质的物理信息, 波幅减小, 频率降低, 波形变得与原始发射波形有较大的差别, 通过对这些改变了的波形进行处理分析, 得到所需要的信息。其数据处理及解释流程见图2。

3 典型图例分析

1) 衬砌质量良好的雷达图像:各反射层面平直, 连续性好, 反射强度一致, 幅度较大, 频率正常。2) 密集的点状异常图像:反射层面呈明显的连续点状图像, 反射信号较强, 该类图像为衬砌内部钢筋网的反映 (见图3) 。3) 钟形反射异常图像:反射图像形如单拱, 与正常反射区相比, 该类异常以负峰为主, 多次波衰减慢, 该类图像为衬砌内部结构层脱空的反映。4) 渗水带异常图像:反射信号很强, 能量集中, 幅度大, 该类图像反映为结构层内含水, 或有渗水现象 (见图4) 。5) 凹形反射异常图像:反射层面局部明显下凹, 该类图像为衬砌内部结构不密实的反映。6) 相位错动异常图像:反射层面局部呈上、下跳动, 该类图像反映为衬砌内部结构不密实, 或存在施工界面。7) 孤立的单翼倾斜异常图像:反射图像呈孤立的单翼倾斜, 反射信号较强, 该类图像反映为衬砌内部的结构层异常, 或存在异物。

4 结语

探地雷达技术在公路隧道质量检测方面具有快速、无损等特点, 目前得到了广泛的应用。铁路及水利水电相关规范对探地雷达技术在检测中的应用做了比较明确的说明, 而公路隧道相关的规范对其介绍的比较简单, 希望公路相关规范制定单位把雷达类型、天线类型、测线布置、时窗等方面做详细, 以便探地雷达技术在公路隧道质量检测中有依可循。

参考文献

[1]李大心.地质雷达方法与应用[M].北京:地质出版社, 1994.

[2]李晋平, 邵丕彦, 谷牧.地质雷达在铁路隧道工程质量检测中的应用[J].中国铁道科学, 2006, 27 (2) :11-13.

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[4]Sensors&Software Inc.pulse EKKO 1000 Run User’s Guide (Version1.2) [M].Canada:[s.n.], 1996.

探地雷达在岩溶高风险隧道中的应用 第4篇

关键词：探地雷达；路基；溶洞

中图分类号：U412 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（b）-0000-00

中图分类号： 文献标识码：

The Application Study Of Detection With Ground Penetrating Radar About Highway Subgrade Karst Cave

ZHOU Ping1 HU Li-qing2

（1 Jiangxi Traffic Consulting Company， Nanchang， Jiangxi 330300，China）

（2 Jiangxi Nanchang Transport Management，Nanchang， Jiangxi 330300，China ）

Abstract：Working principle of ground penetrating radar and detection methods was introuduced. Based on engineering example， the characteristics of radar images about highway subgrade karst was studied， it is helpful to improve the translation level of ground penetrating radar signal ， it is also helpful to improve the experience in subgrade karst exploration work.

Key words：Ground penetrating radar； karst cave

1引言

我国近年来掀起的交通设施建设高潮使得交通状况日新月异，特别是公路通车里程屡被刷新。在大量的公路工程建设过程中，受限于工期、技术等因素，由公路路基岩溶引起基层和面层病害的情况时有发生。在这一背景下，如何对新建和运营的公路路基岩溶进行探测和解译便成了掌握和处治岩溶的关键技术。

2 探测原理与方法

2.1探测原理

我国的探地雷达无损检测技术起步于上世纪九十年代，探地雷达是一种用于确定地下介质分布情况的高频电磁技术，基于地下介质的电性差异，探地雷达通过一个天线发射高频电磁波，另一个天线接收地下介质反射的电磁波，并对接收到的信号进行处理、分析、解译。其详细工作过程是：由置于地面的天线向地下发射一高频电磁脉冲，当其在地下传播过程中遇到不同电性（主要是相对介电常数）目标时，电磁波发生反射返回地面，被接收天线接收，并由主机记录，雷达工作原理及其基本组成见图1。反射波从被发射天线发射到被接收天线接收的时间称为双程走时t，当求得地下介质的波速时，可根据测到的精确t值折半乘以波速求得目标体的位置或埋深，同时结合各反射波组的波幅与频率特征可以得到探地雷达的波形图像，从而了解场地内目标体的分布情况。

我国众多科技工作者分别从理论基础和工程应用的角度对探底雷达技术先后进行了大量的研究[1-5]，并取得了辉煌的成果。

图1 雷达工作原理及其基本组成示意图

2.2探测方法

根据现场探测深度和精度要求选择100M地面耦合型天线，探测方向沿路线方向布设，测线布置示意图如图2所示（黑点为测线剖面位置），采用连续测量模式或测距轮模式，时窗范围250ns，探测深度为10米左右。

图2 探地雷达测线布置示意图

3岩溶及其图像特征分析

当路基中存在岩溶时，其与岩土体电性差异较大，电磁波在二者界面处易形成强烈的反射波，根据雷达检测剖面图像轮廓和波形特征即可识别岩溶的空间特征。

3.1正常地段

正常的地段岩土体风化程度、含水率、软硬状态等较为均一，介电常数变化不大， 介质较为均匀，其雷达图像反射波较弱，同相轴连续。

图3 正常段雷达波形图

3.2溶洞

溶洞内介质为空气或粘土夹杂碎石填充物，与灰岩的电性差异较大，因此，电磁波在其周边会产生很强的反射。图4中左侧异常区域为岩溶空洞，已经钻探验证，右侧异常区域为平行的两条圆管涵。溶洞和管涵的边界均会产生强反射，管涵的强反射界面在水平方向上沿管涵轴线基本对称，而溶洞的强反射界面则显得很杂乱。由于电磁波传播介质的变化，无法准确判断电磁波速，所以图中异常区竖向标高与实际几何特征存在差异。

图4 溶洞雷达波形图

3.3上跨桥梁

当测线下穿桥梁等结构物时，电磁波会经空气向上传播并在桥梁底面产生强反射，在水平方向上呈现明显的抛物线，其视速度为0.3m/ns左右。

图5 上跨桥梁雷达波形图

3.4上跨电缆

当测线下穿电缆时，同样会产生抛物线形强反射，其视速度也为0.3m/ns左右。

图6 上跨电缆雷达波形图

3.5隔离栅

在高速公路的路堑两侧边坡上常设置隔离栅，隔离栅随边坡高度起伏，当测线沿着路线方向前进时，天线距隔离栅的距离亦随之变化，从图7中可以看出，较强的隔离栅反射界面是连续的，反射界面双程走时从左至右呈现增大趋势，这说明天线与隔离栅的距离是增大的，路侧边坡是由低向高变化的。

图7 隔离栅雷达波形图

4结论

本研究通过探地雷达探测原理进行分析，针对探测对象优化了探测方法和探测参数，结合工程实测图像对正常段信号和常见的异常段信号进行了分析。得到了如下认识：

（1）当介质电性差异较大时，反射波是很直观、强烈的，界面信号明显；

（2）赋存于岩土体中的溶洞能够被准确的探测，但竖向尺寸存在误差；

（3）准确掌握现场探测条件是进行岩溶探测的基础。

参考文献

[1]李大兴.探地雷达方法与应用[M].北京：地质出版社，1994.

[2]江玉乐，张楠.探地雷达在隧道工程检测中的应用[J].勘察科学技术，2008（1）：58-61.

[3]郭立，崔喜红，陈晋.基于GprMax正演模拟的探地雷达根系探测敏感因素分析[J].地球物理学进展，2012，27（4）：1754-1763.

[4]黄玲，曾昭发，王者江，等.钢筋混凝土缺陷的探地雷达检测模拟与成像效果[J].物探与化探，2007，31（2）：181-185.

[5]谢雄耀，于超，赵永辉，等.山岭隧道空洞病害雷达探测图像影响因素的正演模拟研究[C]//2010年全国工程地质学术年会暨“工程地质与海西建设”学术大会论文集

探地雷达在岩溶高风险隧道中的应用 第5篇

关键词：探地雷达,隧道,衬砌,质量检测

随着高速公路建设的快速发展, 新建公路隧道的规模、数量逐年递增, 同时在运营过程中暴露出来的隧道病害也急剧增加。隧道衬砌作为隧道的主要受力结构, 对隧道的安全运营起非常重要的作用, 而隧道施工受诸多因素影响, 衬砌混凝土可能会出现不够密实、不够厚度、脱空等工程质量问题, 为及时发现衬砌混凝土的质量问题, 需采用一种全面快速的检测方法来解决。传统的检测手段所进行的目测、钻孔取芯、压水测试和钻孔声波等方法已不能满足实际工程的需要[1], 探地雷达作为一种新的无损检测方法, 以其操作简便、高分辨率在近年来的隧道工程质量检测中得到了广泛的应用。

1 检测原理

探地雷达利用无线电波检测介质分布和对不可见目标进行扫描, 以确定其内部形态和位置的电磁技术。其理论基础为高频电磁波理论, 利用高频电磁波以宽频带短脉冲形式通过发射天线送入目标物, 经目标体反射后返回接收天线所接收。反射电磁波经过一系列的处理和分析之后可以得到探测介质的有关信息, 其探测原理如图1所示。

探地雷达检测衬砌内部疏松、不密实和脱空等病害, 是基于病害体与衬砌层介电常数不同。衬砌内部疏松和脱空等异常体, 直接表现为波组同相轴追踪的平直或弯曲、不连续及雷达图像信号强度变化等。不同频率的天线其测深能力也不同, 频率越低, 探测深度越大。一般隧道衬砌质量检测的有效深度在1 m左右[2]。

2 工程实例

广贺高速公路工程 (广西段) 路线起于贺州八步区灵峰镇村两省 (广东、广西) 交界处, 终止于贺州八步区沙田镇道石村, 接在建的桂梧高速公路贺州支线终点, 路线全长76.427 km。主线全线采用双向四车道高速公路标准, 设计速度100 km/h, 路基宽度26.0 m, 桥涵设计汽车荷载采用公路—Ⅰ级。为及时发现施工中存在的问题, 保证施工质量, 受业主委托, 对全线隧道喷射混凝土厚度、二次衬砌厚度以及隧道衬砌背后的脱空区等项目进行了质量检测, 并对隧道施工质量进行分析评价。为较全面了解隧道各位置的施工质量, 在隧道拱顶、左右拱脚及左右边墙布置测线进行检测, 具体见图2。本次检测使用瑞典RAMAC/GPR型探地雷达, 选用800 MHz屏蔽天线。

3 检测结果与分析

原始的雷达检测资料在未经过任何变化、滤波的情况下是无法得出隧道的衬砌情况的, 只有使用相应探地雷达资料处理软件, 方可进行资料处理。资料处理主要是对波形作处理, 包括增强有效信号, 抑制随机噪声, 压制非异常体的杂乱回波, 提高图像的信噪比和分辨率等。图像判释主要是依据探地雷达图像的正演成果和已知的地质、钻探资料, 分析所要探测目标可能引起异常的大小和形态, 对获得的雷达剖面进行合理的地质解释, 最终得到各测线的成果图, 以此对隧道施工质量进行分析评价工作。本文采用探地雷达Prism2软件进行数据处理 (见图3, 图4) 。

3.1 初衬喷射混凝土厚度

在探地雷达图像中振幅较强、同相轴比较连续的波就是喷射混凝土和围岩界面的反射信号, 在该界面上读取的即喷射混凝土厚度 (见图5) 。 从图中波形可知, 喷射混凝土与围岩明显分为两层, 这是由混凝土与围岩间的物性差异而反映出来的。喷射混凝土背后如果存在不密实和空洞情况也能够通过软件进行处理后反映出来。

3.2 二衬混凝土厚度

围岩初衬与二次衬砌之间一般用防水布隔开, 在该界面上存在反射波, 读取的就是二次衬砌的厚度, 初衬与围岩分层分析方法相同。

3.3 脱空区检测

由于空气、衬砌和围岩之间的介电常数差异明显, 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。当衬砌与围岩之间脱空时, 反射波会表现出复合体的振动效应, 脱空区内部反射波增多, 脱空波形呈双曲线形态 (见图6) 。

4 结语

利用地质雷达无损检测技术检测隧道衬砌以后, 找到了隧道衬砌质量控制的薄弱环节, 有针对性地加强质量监控, 提高了隧道衬砌的内在质量。通过以上分析, 得到如下结论:1) 隧道衬砌是新奥法修建隧道的主要承重结构, 对其进行施工质量检测十分重要, 利用探地雷达对隧道衬砌检测是能够实现的。2) 探地雷达技术检测速度快、效率高, 适合现场的大面积快速检测。

参考文献

[1]周黎明, 王法刚.探地雷达法检测隧道衬砌混凝土质量[J].岩土工程, 2002 (3) :74-76.

[2]邹正明, 王晓形, 颜炳杰.地质雷达在隧道衬砌质量检测中的应用[J].西部探矿工程, 2008 (4) :147-149.

探地雷达在岩溶高风险隧道中的应用 第6篇

关键词:探地雷达;隧道工程;检测;应用;分析

中图分类号:U452.1文献标识码:A文章编号:1000-8136(2010)03-0066-02

1探地雷达在隧道工程检测中的工作原理与作用

探地雷达又称地质雷达,是一种新兴的高分辨率物探设备。探地雷达是在20世纪70年代由美国开始组织研发的,80年代后期,伴随电子技术、计算机技术与数据处理技术的高速发展,探地雷达技术才取得了突破性的进展。在国内隧道工程中,探地雷达现已被广泛应用于地质检测等施工环节。

在隧道工程检测中,探地雷达有效应用了现代非侵入性探测技术,即不必将传感器放入隧道检测介质内,就可以安全的在地面与地下进行各种现场数据检测操作。探地雷达由于采用了宽频带、短脉冲和高采样率,其探测分辨率高于其它地球物理探测手段,又由于采用可程序高次叠加和多波形处理等信号恢复技术,大大改善了信噪比和图像显示性能。在隧道工程检测中,探地雷达的工作原理主要是借助探地雷达所产生的高频电磁波,以宽频带短脉冲形式通过天线向地下发射,并在岩层中透射,遇反射目标后返回地面,由接收天线接收。探地雷达具有安全、高效、便于携带等优点,但是它探测的目标距离普遍较短,难以进行较深隧道的检测工作。

探地雷达在隧道工程检测中的应用,其所具有的作用是十分重大的。探地雷达不但可以提高隧道工程检测的安全系数,而且有效保证了隧道工程检测数据的科学性和可靠性,这对于隧道工程的开展和进行都是极其重要的。探地雷达是现代隧道工程检测中所应用的主要科学仪器之一,探地雷达的应用对于推动隧道工程建设和工程建设行业的发展也具有深远意义。隧道工程多是在较深的地下进行施工和操作的,其危险系数自然相对较大,传统的隧道工程检测多是由技术人员深入到隧道深处,这样必然会引起安全隐患和工程事故的发生。探地雷达的运用,技术人员只需掌握和熟悉设备的操作流程,就可以在短时间内获取所需的各项数据,并且可以确保数据的全面性和准确性。随着电子技术和计算机技术的不断发展,探地雷达的探测深度,在复杂条件下的分辨率将会进一步提高,在隧道工程检测中发挥更大的作用。

2探地雷达在隧道工程检测中应用实例

探地雷达在隧道工程检测中应用的范围比较广泛,基本可以保障隧道工程所需各项检测数据的获取。探地雷达在国内隧道工程中的应用已逐渐被重视和发展,探地雷达功能的完善性是其他仪器所无法比拟的。本段将列举探地雷达在隧道工程检测中应用的两个实例,以全面展现探地雷达的功能全面性和应用范围之广。

2.1隧道衬砌结构检测

隧道工程施工中,在加固处理拱顶空洞病害泵送混凝土过程中,往往会因机械设备所造成的压力过大造成衬砌结构的破坏,如不及时进行检测与修复,必然会留下隧道工程施工安全隐患。衬砌结构经常会由于岩体受力断裂而出现小型断裂的现象,由于衬砌结构裂隙内有不同成份、不均匀的填充物,与周边围岩形成电性差异,因此具有采用地球物理探测的基础,而探地雷达则是有效实现衬砌结构检测的主要仪器之一。探地雷达有效应用了现代非侵入性探测技术,通过发射高频的电磁波,以宽频带短脉冲形式获取相应的衬砌结构小型断裂的相关检测数据,并且具有较高的准确性和真实性。如果在隧道衬砌结构的检测中,难以全面掌握小型断裂部分的位置及危害性,必然导致隧道工程在建设或使用过程中出现塌方的现象,其所造成的经济问题和社会危害是难以估量的。隧道工程中对于衬砌结构的检测,关系到隧道工程的施工安全,以及隧道的使用性能等诸多问题,必须引起工程施工单位与监理单位的高度重视。

2.2隧道初衬与围岩间脱空的检测

探地雷达在对隧道初衬与围岩间脱空进行检测时,主要是应用在岩层中透射的原理,遇反射目标后返回地面,由接收天线接收而获取相应的各项数据。如果隧道衬砌无缺陷,隧道初衬结构雷达波形特征,电磁波在地层同一界面中的传播是不断衰减的,然而当进入另一界面时,由于介质介电常数之间存在的差异,因此所产生的反射波也会有所变化,这种反射波的变化不是很强,但是当将其反映在雷达图像中则会观察到明显的不同。探地雷达对隧道初衬与围岩间脱空的检测,对于隧道工程施工工作的安全开展和进行是很重要的。如果隧道初衬围岩间存在脱空的现象,而在工程检测中未能及时的发现,进而制定相应的技术措施和手段,必然会影响到隧道工程施工人员的生命安全,以及整个隧道工程项目的建设进度和工程质量。在隧道工程建设中,在应用探地雷达隧道初衬与围岩间脱空的检测中一定要注意对各项数据的分析和研究,进而制定出完善、合理、科学的施工计划和方案。

3探地雷达应用技术的智能化发展

探地雷达现已被广泛应用于各类隧道工程检测中,其应用技术必须向智能化的方向发展才能符合隧道工程检测不断提出的新标准、严要求。探地雷达应用技术的智能化发展,代表着隧道工程行业技术应用的高水平阶段,是隧道工程行业传统检测技术与现代信息技术完美结合的产物。探地雷达应用技术的智能化是指以隧道工程建设项目为平台,以现代隧道工程技术系统、信息自动化为骨架的隧道工程与信息技术的综合体,是隧道工程技术应用科学发展与全面创新的必经之路。

探地雷达应用技术的智能化发展,及其辅助功能综合化和自动化的逐步实现,为隧道工程技术人员与施工人员提供了一个更为安全、方便、稳定的地下施工环境,并且进一步增强隧道工程建设高效、经济、节能的新时期特点。因此,探地雷达应用技术的智能化发展必然受到世界范围内的重视,并逐渐成为隧道工程领域中的一个新的技术应用类型,而被应用于更为广泛的领域。

目前,国内隧道工程建设行业对于先进科学技术的应用逐渐呈现出全方位、多角度、立体化的发展趋势,并正处于与世界隧道工程行业先进技术的融合和交汇过程中,必将得到进一步的发展与完善,基本满足现阶段我国隧道工程行业对于新技术、新设备的要求。但是,隧道工程检测技术管理人员切不可固步自封,在积极应用探地雷达、地下探测仪等先进仪器的同时,还要坚持发扬与时俱进的创新精神,不断对现有的隧道工程检测技术进行全面的改革与创新,以促进我国隧道工程建设行业的全面、健康、和谐、稳定发展。

Application of Searches Radar’s in Tunneling Examination

Zhang Yefeng

Abstract: The tunnel is the construction below the mountain ridge, the river course, the channel and the urban ground, for the vehicles, the pedestrian, the running water, the pipeline passes, or serves as the excavation mineral resource, the military installation, the civil air defense facility and so on underground walk and the construction. It can pass through the surface the barrier, and has the reduction line, the air raid defense, easy space of planes merits and so on to adjust temperature and not to occupy a land area. Tunneling examination is a specification is high, moreover the relative danger’s work content, searches the radar to take one kind of new instrumentation, widely was already applied in the tunneling examination, it has the operational safety, the gain data accurately, real, to be advantageous carries and so on characteristics. This article searches radar's to carry on the brief analysis in tunneling examination application.

探地雷达在城市建设中的应用 第7篇

探地雷达是一种利用地下介质电性差异特性来探测目标体的方法, 具有分辨率高、定位准确、快速经济、灵活方便、剖面直观、实时图像显示、无损探测等优点[1,2,3]。探地雷达应用于浅部规模小的目标体效果比较明显[4], 尤其是在公路检测、地下金属物体探测等方面有着非常广泛的应用[5,6]。

一、工作原理

探地雷达利用高频电磁波 (10MHz~1GHz) , 以脉冲形式由地面通过发射天线送入地下, 雷达电磁波在地下介质中传播时, 当遇到电性差异的目标时, 就会发生反射, 返回地面由接收天线接收。通过雷达主机精确记录反射回波到达的时间、相位、振幅、波长等特征, 再通过信号叠加放大、滤波降噪、图像合成等数据加工处理手段, 形成地下断面的扫描图像。通过对探地雷达图像的识别, 便可得到地下介质的分布状态等信息 (见图1探地雷达探测原理图) 。

本次使用的设备为美国产SIR-20地质雷达系统, 对于浅部探测工作, 通常使用270MHz、400MHz的高频屏蔽天线, 可以使用测量轮连续探测工作。

二、应用实例

(一) 地基基础中的应用。

在城市房屋建设领域, 探地雷达在地基基础中地应用十分广泛, 该方法可以十分直观、快速有效地探测出地基基础下的不良地质现象, 如溶洞、岩溶等。

济南东部某工地进行楼基探测, 查明地基基础下5m深度范围内有无溶洞、断裂破碎带及软弱夹层等不良地质现象。现场布设探测剖面, 在这举例存在物探异常的探测剖面, 探测成果如图2所示。

分析探测图像, 异常反射波为开口向下双曲线同相轴, 推测为溶洞, 经开挖验证, 为溶洞, 充填粘土。

(二) 路基探测。

某地路面塌陷, 我们应用探地雷达进行了检测, 探测效果非常直观, 图3是探测成果中的一段, 可以非常清楚的找出管线位置、沉陷区域等等。

经开挖验证, 可以比较准确的和实际地形、管线相对应。

三、结语

上述工程实例表明, 探地雷达在探测城市建筑物地基基坑、管线、路面塌陷时, 探测效果还是很理想的, 为探地雷达在城市建设中的进一步应用积累了较好的经验。

摘要：简单介绍探地雷达的工作原理, 进一步加强探地雷达在城市建设中的应用, 简单介绍几个工程实例, 涉及建筑物地基基础、路面、管线等方面的应用, 为促进探地雷达的应用积累一定的经验。

关键词：地基基础,管线,路面

参考文献

[1]韩信, 地质雷达在路基岩溶检测中的应用[J].铁路建筑技术, 2013 (3) :8-10.

[2]范占峰, 李天斌, 孟陆波.探地雷达在公路隧道超前地质预报中的应用[J].物探与化探, 2010, 34 (1)

[3]杨天春, 冯建新, 王战军.探地雷达在桥塔塔基岩溶勘查中的应用及信号分析[J].物探与化探, 2011, 280 (4)

[4]应娉, 薛卫, 彭正辉, 等.主元分析法在浅层实时探测中的应用[J].工程地球物理学报, 2009, 6 (5) :628-631.

[5]周立军, 董荣伟, 徐波, 等.探地雷达在城市地质调查中的应用[J].工程地球物理学报, 2009, 6 (5) :632-635.

浅谈探地雷达在公路检测中的应用 第8篇

1 探地雷达勘探技术工作原理

探地雷达技术是地球物理勘探方法的一种, 主要是通过电磁场利用超高频脉冲电磁波进行地下介质的探测。通常由发射部分和接收部分组成, 发射部分主要是产生高频脉冲波的发射机和辐射电磁波的发射天线, 接收部分则主要由接收机、接收天线、信号放大器以及信号处理设备等组成。电磁波在通过不同介质时, 会发生折射、反射、绕射、散射及吸收等物理现象, 同频率的电磁波在不同介质中的传播速度也不同, 因此探地雷达通过向地下发射高频电磁波, 并收集地下不同介质的反射波, 经过信息分析绘制地质雷达图形, 从而反映工程施工地下介质的真实情况。

在公路工程检测中, 道路面层、基层和路基的路面材料具有不同的介电常数, 这正是探地雷达应用的先决条件。传播中的电磁波遇到介电常数差异就会产生反射, 空气的介电常数一般为1, 而道路面层的混凝土、沥青相对介电常数通常情况下分别保持在7或4左右, 道路基层、路基的介电常数则都在8以上, 这些明显的介电常数差异为探地雷达实际监测提供了技术支持, 是探地雷达发展应用的基础。通过对电磁波的反射时间、速度、反射脉冲波形等测量分析, 就能准确得出道路面层、基层和路基的各项指标, 从而判断异常物位置、路面材料厚度以及路基密实程度等等。

2 影响探地雷达测量精度的重要参数

2.1 确定底界面的回波

界面回波信号是探地雷达检测中反映道路介质的重要参数, 由于原始波形的复杂, 路基与路面不同的反射回波难以精确区分, 影响了探地雷达技术的有效应用, 确定底界面回波信号成了目前探地雷达勘探亟需解决的核心内容。首先大部分干扰波都相对稳定, 可以通过有效手段来进行抑制, 避免其对反射波的影响;其次, 可以通过对含界面反射波和不含界面反射波两种不同回波信号进行分析, 从而确定底界面回波信号, 获得底界面的回波时间。实践工作中, 要充分利用已经获得的探测点作为进一步探测参考, 可以从探测图像上寻找多个探测点进行比对分析, 还可以通过已得的反射波形分析确定。

2.2 确定地面零点

在公路工程测量中, 地面零点的确定直接影响道路地面厚度检测。实际工作中地面零点的确定可以借助金属板来进行, 具体操作是在天线下面放置金属板, 显示屏上就能得到一个很强的全反射波形, 将雷达波对路面的反射波形与之对比分析, 就能确定地面零点了。

2.3 标定路面的介电常数值

路面介电常数值在探地雷达勘探中尤为重要, 很大程度上决定路面厚度值是否准确。而由于路面材料的结构变化、密实程度、潮湿度等因素都会影响路面介电常数值, 因此准确的介电常数标定十分重要。首先在探测图像比较均匀的地方钻孔取样, 进行标定, 保证检测结果的可靠有效;其次要注重特殊地段的代表性, 在面层最厚或最薄等地段进行取样标定, 选择最合适的介电常数值, 保证探测精度。另外, 还要综合考虑路面结构变化、材料更换的情况, 保证介电常数的准确和全面。

2.4 天线频率的选择

探地雷达勘探中天线频率往往受路面不同厚度影响, 在高速公路建设工程中, 路面厚度要求为25cm左右, 简易路面厚度则在15cm左右, 要根据具体数值选择天线中心频率, 以确保接收天线收集的反射波清晰有效, 取得最佳探测效果。同时还要注意路面最小尺寸、天线宽度等因素对天线频率的影响, 并注意相同条件下, 优先选择低频率天线。

3 探地雷达勘探技术在公路检测中的具体应用

3.1 路面层厚度检测

公路路面层厚度是公路工程质量评价的重要方面, 探地雷达在公路路面厚度检测中有重要作用, 不仅保障公路面层厚度达到了工程设计要求, 还有效促进了公路维护和修复工作。在路面层厚度方面, 探地雷达主要通过电磁波在层界面的反射时间和传播速度来确定, 随着探地雷达设备更新发展, 使路面厚度检测更加精准。同时, 探地雷达的无损性有效避免了传统钻孔取芯对路面的损坏。相关数据表明, 目前我国探地雷达在路面层厚度检测中误差率在3%之内, 保证了路面厚度检测的客观性和准确性, 被广泛应用于实际公路工程中。

3.2 路基病害调查

公路病害是影响公路工程质量的重要因素, 在实际工程中普遍存在。公路病害不仅包括面层裂隙、面层脱空等路面病害, 还包括多种路基病害, 如面层二灰结石层、路床及路床下基础软弱所导致的病害, 相较于路面病害, 路基病害对公路工程的危害更大。探地雷达勘探可以通过电磁波进行路基探测, 能有效获取路基过度沉降引起的暗穴、空洞、坍塌等现象信息, 确定地基软弱层位置, 进一步分析软弱层影响因素, 从而制定有效方案进行解决处理, 减少路基病害的恶劣影响。探地雷达在路基病害调查中的重要作用不仅在于对公路病害根本原因的查明, 还体现在其超浅层高分辨率的独特优势给工程检测带来的便捷高效。

3.3 公路维修质量检测

在公路工程建成后, 做好公路质量维护和修复也是保障工程质量的重要方面, 探地雷达勘探能快速进行地质探测, 检查公路病害是否被有效解决。实际工作中, 主要是利用探地雷达实时成像的特点进行工程质量检测, 分析连续的检测效果图, 保证公路维修的质量, 并做好相应的维修后定期检查工作。

3.4 公路裂缝调查

公路裂缝的主要危害是容易渗入雨水, 加速了路面和路基的损坏, 严重影响公路的正常使用。探地雷达在公路裂缝调查中, 主要是对反射波同相轴的分析研究, 进行公路裂缝检测实际工作时, 要设置天线中心频率保持在1000赫兹左右。在天线频率稳定、天线宽度和路面规模一定时, 可以保持相应速度进行连续测量, 确保检测的准确性。

4 公路检测中探地雷达勘探应用的认识

(1) 工程勘探是一项比较复杂的过程, 探地雷达作为先进的新型物探技术在公路检测中有着十分重要的地位, 实际工作中不仅要加强对其重要性认识, 还要结合其他勘探技术的综合应用, 如触探、钻探等方法, 充分发挥不同勘探方法的优势, 提升公路检测水平。

(2) 越来越复杂的公路养护工作要求测试人员有效掌握探地雷达技术进行快速、准确的质量检测, 探地雷达勘探不断更新发展对测试人员专业素质要求也越来越高, 这就需要不断加强测试人员的专业培训, 保障探地雷达勘探的有效性和准确性。

(3) 随着科技发展, 工程检测人员要进一步提高探地雷达检测数据分析能力, 依据工程实际情况进行相关软件开发, 实现数据处理、图像处理的自动化, 提高探地雷达的工作效率, 使其在公路检测中的应用更加广泛。

5 小结

总之, 探地雷达具有无损、快捷、高效、实时检测以及高分辨率等优势, 近年来被广泛应用于路面层厚度检测、路基病害调查、公路裂缝调查以及公路维修质量检测等公路工程中, 并取得了一定的检测成果, 极大的提升了公路检测效率和水平, 推动了公路工程的发展。

摘要：随着公路建设迅速发展, 公路质量的检测作为公路工程中的重要组成部分, 在实际工程中越来越受到重视。探地雷达作为一种高科技无损检测技术, 能有效检测公路工程施工质量和运营使用状态, 促进公路工程建设, 目前已广泛应用于我国公路监测工作中。本文简述了探地雷达技术的工作原理、影响测量精度的参数, 浅析了其在公路检测中的具体应用, 并总结了对探地雷达勘探应用的几点认识。

关键词：公路工程,探地雷达,检测,应用

参考文献

[1]刘栋.探地雷达在公路工程检测中的应用研究[D].东北大学, 2008.

[2]帕提古丽·亚森.浅谈探地雷达在公路检测中的应用[J].民营科技, 2010, 10∶23.

[3]张毅.探地雷达在公路检测中的应用技术[J].科技致富向导, 2012, 30∶301.