地质雷达技术在隧道质量检测中的应用

地质雷达技术在隧道质量检测中的应用

李天鹏

遵义交科工程检测有限公司 贵州 遵义 563000

摘要：地质雷达主要是采用电磁波发射和折回对地下电性界面的探测、观测设备。在进行探测地下构造和隧道内部衬砌的时候，地质雷达则是经过发射高频电磁波进行勘查周围的环境，因为探测的各介质形态、介电常数的不同，可以折射出电波能力有着差异，在不同形态介质中的折回电波频率也是不一样的，经过对折回电磁波、地质雷达所发出的电磁波、折回时间等数据的分析、计算，最终处理得出地下构造、衬砌结构的探测数据。本文主要从作者实际工作经验入手，分析隧道质量检测阶段的地质雷达技术应用，希望对有关从业人员带来帮助。

关键词：隧道检测；地质雷达；应用

1 地质雷达检测技术分析

地质雷达检测是通过利用雷达探测器散发的电磁波检测地下需要检测的地方，根据不一样的介质，当电磁波反射或者散射到地面的时候，从而对地质雷达进行有效的检测，然而其中波频、波长在电磁波的反射、散射下具有很大的差异，当传达到地面过后，地面的反射波频就会利用天线传递到相关的接收器上，然后通过显示器显示出检测的数据、图像等信息。

2 地质雷达技术的发展状况

在二十世纪二十年代的时候，地质雷达检测技术在人们的不断研究下其发展速度也是突飞猛进的，而且使用的范围也是非常广泛的。由于雷达所发射出来的电波的稳定性不是特别好，也是比较复杂的，所以我们要加强对这方面的关注，尽量减小或者避免破坏到地质环境。在二十世纪七十年代的时候，电子技术随着时代和科学技术的发展而发展，地质雷达技术的应用范围在二十年代的时候的使用范围又有很大程度的增大，经过人们的呕心沥血、刻苦钻研，在二十世纪八十的年代的时候出现了第一台雷达设备。在台雷达设备出现以后，引起了很多学者的广泛关注，并且随着时间的推移也在不断创新和完善，后期又出现了成像技术，因此在它的分辨率在于很大程度的提高，同时也有利于公路桥梁的检测。

3地质雷达检测技术在公路隧道施工中的应用优势

3.1 无损快捷 
　　地质雷达探测及其对其浅层探测的目标有着无损应用地特点，并且其技术主要是利用了接收、发射高频宽谱电磁波，对地下介质的分布情况进行有效辨别，利用先进的互联网辅助技术对地面进行实施操作，其技术反射的作用较强，快速运转的联网形式，及时的掌握了公路隧道实际分布的情况，针对其问题，及时的采取相关解决措施，针对安全隐患做好相关防治的工作，以有效的保证公路隧道探测效率，确保居民的生活生产的秩序，促使了城市建设不断的发展。

3.2 准确性较高

地质雷达探测技术的准确性较高，对公路隧道的分布探测呈现出连续行的特点，能够在一定程度上避免探测结果误差的出现。其技术主要是经过介质介电性质、介质几何形态，使得电磁场的强度、波形特点得到改变，促使了公路隧道各种形态、功能都可准确呈现出，利于公路隧道的准确选取，确保公路隧道建设质量，为整个公路隧道的精准探测提供出一定指导。
3.3 分辨率较高，图像清晰

地质雷达的探测技术分辨率较高，公路隧道的分布图像十分清晰，可以更加直接掌握公路隧道实际的分布情况，按照探测的结果进行科学的施工设计，强化了工程施工设计的质量，进而为公路隧道建设打下了坚实基础。此外，高分辨率图像还可以应用至整个城市建设探测，综合评定城市建设的水平。

4 地质雷达在隧道质量检测阶段的应用

4.1 厚度检测分析

衬砌混凝土厚度分布的情况十分关键，这是工程验收的重要指标。传统的验收方法主要是采用钻芯方法，这个方法存在着很多弊端，不仅有着较强的破坏性，监测数据因为数据少，代表性比较弱。在上个世纪的90年代，雷达技术在我国隧道检测中应用，对以上问题的解决，这个技术难以准确了解衬砌混凝土厚度分布的情况。因为这是一种用于隧道检测的无损检测方法，这个检测对隧道自身的破坏性比较小，准确性高，连续性比较强等等，在隧道工程检测阶段得到广泛应用，因为自身优势使得隧道检测有着不可替代的作用。

4.2 密实度的检测

地质雷达检测技术在合理应用，因为方便无损检测手段正好填补了传统检测中的不足之处，经过连续反射波组进行确定出衬砌混凝土不密实度，比如说：衬砌混凝土内部出现比较强的反射波组，反射波同相轴出现畸变，并且振幅增强，呈现出起伏不定的波形，按照以上的特点，判断衬砌混凝土密实度比较差，如果说这个情况连续，极易出现脱空的情况。

4.3 钢筋位置检测

在混凝土中没有钢筋的时候，雷达信号的反射幅度比较弱，甚至是没有界面反射的信号。混凝土中的钢筋，钢架是月牙形的反射信号，钢格栅是一组不均匀的小双曲线形强反射信号，钢筋是一个连续的小双曲线形强信号。从信号形状进行确认，钢筋一般是连续均匀出现在收集处理的图像中，加强对设计信息和施工信息的收集，进而判断其可靠性。

4.4地质雷达隧道超前地质预报

按照隧道工程施工特点，系统化的进行超前地质预报的程序设计，对探测预测效率、质量进行提高，为工程项目的施工建设奠定坚实的基础。在新时期下，经过地质雷达进行隧道超前探测预申报的时候，还需初步分析隧道实际情况，这个环节应该明确隧洞地层界线的数据信息，充分了解围岩类别，对隧道涌水区域进行有效预测。除此之外，我们还应按照探测准备、设备定位、实际探测、数据分析处理的流程进行隧道超前地质探测预报。基于地质雷达技术，应注重以下几点：第一，在收集、整理隧道探测区域地质具体情况的基础上，分析该区域是否存在断裂发育现象，并且需结合断裂发育的规模和方向，进行地质灾害状况的有效分析。第二，在超期探测预报中，应结合工程的建设实际情况，对工程水文情况进行分析，为后期研究创造有利条件。第三，在考虑上述要素的基础上，应该详细的分析工程建设区域的岩性情况、构造及涌水情况，这样在完成的预测报告下，能为后续隧道开挖调整提供依据。

5 地质雷达检测目前的缺陷

5.1 检测时均匀稳定收集数据问题

第一，地质雷达天线频率的大小可以反应其探测精度，在高频天线精度越高，探测的深度就会明显下降，低频天线的探测深度达，但是会下降其精度，检测阶段则是经过高低频率天线结合探测，综合分析结果。

第二，在衬砌质量的检测阶段，对于有双层钢筋的衬砌进行缺陷、厚度的检测，难以准确判断其衬砌缺陷和厚度，因为双层钢筋有着较强的反射，使得缺陷和拱架位置的反射信号比较薄弱，而影响到最终的检测精度。

第三，反射检测时的天线测线低时，依靠人员辅助定位推进，侧线高时使用车载推进人员定位，和行走时的地面平整度、速度快慢、检测人员素质有着很大的关联，尤其是初衬拱墙检测，虽然说墙面不平，但是可以检测，拱腰、拱顶因为没有浇筑仰拱，地面的凹凸不平，收集数据的难度比较大，需要一种载具，摆脱地面对地质雷达检测带来的约束。

5.2 检测数据代表性的问题

地质雷达是纵向布线进行检测的，横向的断面检测因为设备方面的问题，难以和纵向检测配合成网，这需要一种载具，进行稳定地环形检测。

5.3 检测时的定位问题

在混凝土衬砌检测的时候，因为表面的平整，使得天线可以紧贴在检测面，若是加上定位轮，准确度还是比较好的。但是不能定位轮的时候，两标示之间依靠人员行走进行控制，就会出现定位不准的问题，初衬砌检测的时候即便是采用定位轮，但是因为表面凹凸不平，定位差。特别是指出钢筋架的位置，通常只是检测数量，不能准确确定位置，极易造成安装误差。

结束语：

总之，地质雷达不仅可以对工程检测科学性、整体性进行提升，并且还具有较高的科学性和全面性。在实际应用的时候，为提高地质雷达勘测的准确性，还需对设备自身数据进行调试，提高技术人员和接收设备的水平，经过检测结果准确分析和详细的计算，保证隧道工程超前地质的预报精准性，混凝土的质量，对隧道工程安全系数、使用寿命进行提高，为日后隧道项目的施工奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]张建博，地质雷达在铁路隧道衬砌质量检测中的应用研究[J]. 江西建材.2018

[2]程俊，地质雷达在寒区隧道衬砌质量检测中的应用研究[J].现代隧道技术.2019

[3]温柔，探讨地质雷达在隧道衬砌质量检测中的应用效果[J].电子测试.2016

[4]高晋，地质雷达检测技术在寒冷地区客运专线隧道工程中的应用[J].铁道建筑.2016