地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)在隧道結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的應(yīng)用

摘 要：交通行業(yè)一直以來(lái)都是國(guó)之根基，其快速發(fā)展的同時(shí)，隧道數(shù)量也愈來(lái)愈多，但是其造成的危害也和其數(shù)量一樣成正比例增長(zhǎng)。隧道產(chǎn)生的危害給交通業(yè)的發(fā)展帶來(lái)強(qiáng)大的阻力，所以，如何及時(shí)有效的解決隧道產(chǎn)生的危害成為了一個(gè)重大課題，而地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)有效的幫助我們解決了這個(gè)難題。地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)能夠探測(cè)出隧道的整體情況并作出具體分析，包括其整體結(jié)構(gòu)、厚度和裂縫及其他情況。本文主要描述其原理和在實(shí)際中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)雷達(dá)；隧道結(jié)構(gòu)檢測(cè)

中圖分類號(hào)：U452.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）17-0174-02

引 言

經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要眾多支撐，類似于金字塔狀，而交通業(yè)則是經(jīng)濟(jì)發(fā)展最底的一層，是基石。交通業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí)，帶動(dòng)了隧道數(shù)量的增加，也對(duì)安全性帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。各種各樣的問(wèn)題影響著隧道的保質(zhì)期以及帶來(lái)諸多不良影響，例如：隧道襯砌出現(xiàn)裂損或者是隧道中出現(xiàn)漏水情況都會(huì)影響隧道的壽命。為此，專家和隧道工程人員一直在做著不懈的努力，以尋求更加高效的方法來(lái)減少這些危害。地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)以其效率髙和無(wú)損害被大規(guī)模的應(yīng)用與地質(zhì)勘測(cè)工作，下面的所闡述內(nèi)容主要是關(guān)于地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)在隧道結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的應(yīng)用相關(guān)的探究。

1 地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)的基本工作原理

地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)所應(yīng)用的是反射原理，通過(guò)控制器和發(fā)射接收天線組成。其運(yùn)作原理是通過(guò)天線進(jìn)行發(fā)射電磁波，然后波段接觸到目標(biāo)或界面時(shí)信號(hào)會(huì)回傳給天線，天線在接收的同時(shí)記錄信號(hào)的傳輸時(shí)間，通過(guò)發(fā)射和接收天線的方位對(duì)接觸的目標(biāo)或界面的深度和缺陷的計(jì)算。（如圖1所示）雷達(dá)波穿透物質(zhì)層的深度是由其所接觸目標(biāo)介質(zhì)本身的電性大小以及雷達(dá)電線的中心頻率來(lái)決定的。穿透深度根據(jù)其導(dǎo)電率的高低和天線中心的頻率來(lái)決定，成反比例函數(shù)式，當(dāng)導(dǎo)電率越低和天線中心的頻率越低的時(shí)候，其穿透深度反而會(huì)越大；相反，當(dāng)導(dǎo)電率越髙和天線中心的頻率越高的時(shí)候，其穿透深度會(huì)越小。我們所得到的能夠幫助我們解釋的數(shù)據(jù)或者圖像是由地質(zhì)雷達(dá)在野外所采集的最原始的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)一系列的數(shù)據(jù)處理而得到的，因?yàn)樵紨?shù)據(jù)不僅僅含有有用的信息，也有很多的噪音，為了避免這些噪音蓋住我們所要獲取的有用信息或者形成誤差，便需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理通過(guò)增強(qiáng)信號(hào)和壓制噪聲能夠幫助我們提取更好的數(shù)據(jù)，更加方便于從所獲取的數(shù)據(jù)中提取相位、速度、頻率和振幅等等代表性特征的信息，使我們的解釋人員能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行更好地理解和解釋。

2 識(shí)別問(wèn)題和辨識(shí)干擾圖像問(wèn)題

為了找出隧道襯砌的問(wèn)題（混凝土噴射的不嚴(yán)實(shí)、襯砌的后面存在空洞或者已經(jīng)脫空），我們利用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)對(duì)隧道的襯砌進(jìn)行了質(zhì)量方面的相關(guān)測(cè)驗(yàn)。

由于水、混凝土以及空氣的介電常數(shù)相差比較大，因此電磁波會(huì)在介質(zhì)的分界面產(chǎn)生特別大的強(qiáng)烈反射，而雷達(dá)圖會(huì)因此而產(chǎn)生明顯的反應(yīng)表現(xiàn)出來(lái)，例如，當(dāng)有空洞存在的時(shí)候，雷達(dá)圖會(huì)顯現(xiàn)出有很多次強(qiáng)反射特征的弧形形狀，有脫空這種問(wèn)題時(shí)，雷達(dá)圖表現(xiàn)出的是一層一層的強(qiáng)反射現(xiàn)象空洞的厚度比值和縱方向上的尺寸會(huì)大一點(diǎn)；當(dāng)襯砌不嚴(yán)實(shí)的時(shí)候，雷達(dá)圖就會(huì)表現(xiàn)出比較亂的信號(hào)波形，比較集中形成團(tuán)塊的樣子；如果存在用片石回傳的行為，雷達(dá)圖會(huì)出現(xiàn)特別雜亂的強(qiáng)反射，這是由于那些片石之間存有大量的縫隙以至于不嚴(yán)實(shí)。表1為常見(jiàn)介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，可供讀者參考。

地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)在對(duì)過(guò)濾干擾信號(hào)方面也有及其大的作用，因?yàn)樗淼纼?nèi)部的不論是在結(jié)構(gòu)方面還是環(huán)境方面都極其復(fù)雜，因此其中的干擾因素特別多，這些干擾因素如果存在于數(shù)據(jù)之中，我們?cè)诜治鰰r(shí)一旦“放過(guò)”這些干擾因素，就有可能無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別問(wèn)題，從而形成不良影響。

除了有對(duì)隧道內(nèi)的一些典型問(wèn)題和信號(hào)干擾的雷達(dá)圖的認(rèn)知以外，我們還需要了解隧道在設(shè)計(jì)和在施工的時(shí)候的一些技術(shù)，對(duì)尋找雷達(dá)圖中的“問(wèn)題信號(hào)”掌握主動(dòng)地位，從而我們可以更加準(zhǔn)確的辨別干擾圖像以及更加高效的識(shí)別“問(wèn)題信號(hào)”。比如說(shuō)，當(dāng)隧道被嚴(yán)重超過(guò)限度“挖空”的時(shí)候，一般來(lái)說(shuō)其初期支護(hù)拱架后會(huì)有空洞或者背后已經(jīng)脫空了的現(xiàn)象，雷達(dá)圖也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生強(qiáng)烈反應(yīng)，其直接表現(xiàn)為在深度20～40cm的位置上會(huì)開始出現(xiàn)異常性的反射；地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)在隧道的諸多領(lǐng)域都產(chǎn)生極為重要的作用，例如，檢測(cè)隧道的厚度襯砌以及襯砌質(zhì)量檢測(cè)的里程定位問(wèn)題，他能夠找到土體中存在問(wèn)題的位置，準(zhǔn)確的找到隧道底部的所有情況，通過(guò)其自身的監(jiān)測(cè)和分析，我們就能夠了解到地板下沉和墻體為什么會(huì)開裂等等原因，以便于我們提前對(duì)隧道實(shí)施保護(hù)措施，除此之外，地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)更加應(yīng)用于受到自然災(zāi)害等地區(qū)隧道，對(duì)后期的修復(fù)及其他方面也存在很大意義。地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)在一定程度上具備了人們所期待的透視眼功能，對(duì)我國(guó)的交通行業(yè)有著無(wú)法忽視的作用。

地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)貫穿于整個(gè)隧道工程，對(duì)隧道安全方面起著不可或缺的作用，現(xiàn)代科技的進(jìn)步也使得地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)更加趨向于完善，我們需要更加完善，更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來(lái)保證更加安全的人身和更加有效的工作。

3 結(jié) 語(yǔ)

以上內(nèi)容主要通過(guò)對(duì)地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)在隧道檢測(cè)中的原理和應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析闡述，地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)已大規(guī)模的應(yīng)用于各個(gè)大型隧道的施工過(guò)程，望這些想法能進(jìn)一步促進(jìn)地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的完善。

參考文獻(xiàn)

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[2]李大心.探地雷達(dá)方法與應(yīng)用[M].北京：北京地質(zhì)出版社，2014.

收稿日期：2018-5-10

作者簡(jiǎn)介：孫海龍（1991-），男，助理工程師，本科，主要從事結(jié)構(gòu)鑒定檢測(cè)工作。