隧道二衬质量检测中的地质雷达探测参数优化

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隧道二衬质量检测中的地质雷达探测参数优化

李+华，夏才初

（同济大学地下建筑与工程系，上海’"""(’）

摘

要：介绍了利用地质雷达进行公路隧道二衬质量检测的原理及方法，主要研究了二衬质量检测时地质雷达探测参

数的设置对检测结果的影响，通过试验得出了在进行隧道二衬质量检测时地质雷达参数的优化设置。在按照上述优化参数并考虑误差的情况下，地质雷达检测所得结论与工程实际符合较好。关键词：公路隧道；二衬检测；地质雷达；参数优化

++早在’"世纪世纪-"年代中期，公路隧道衬砌质量检测就已经引起人们的重视。近几年来，由于高速公路、高等级公路的大量兴建，采用探地雷达作为主要检测手段的应用实例越来越多，这是由于和其他检测方法相比，作为沿探测测线扫描的地质雷达工作效率很高，在隧道二衬质量检测这样大工作量的情况下，普通方法难以胜任，同时，作为一种高效的无损检测方法，其完成同等检测工作量的费用相对于其它可大大降低。作者在近一年的时间中，使用地质雷达检测过&条隧道，测线总长度约)"./。

隧道二衬质量检测主要包括：!二衬厚度；"二衬背后的空洞；#二衬中的钢筋；$衬砌混凝土强度。主要使用地质雷达技术，因此只做前三项的探讨。!"地质雷达隧道衬砌检测的原理

地质雷达的基本原理是基于高频电磁波理论，工作方式是宽频带、短脉冲的电磁波，由地面通过发射天线将其送入地下，经地下地层或目的体（借助于钢筋、空洞、渗漏区等与周围介质的电磁特性差异）反射而返回地面，被接收天线所接收，通过分析电磁波的时频、振幅特征，可以判断目标体的形态和性质，从而达到二衬质量检测的目的。

雷达天线可沿所测测线连续滑动，所测的每个测点的时间曲线汇成时间剖面图像。从一个测点的反射波时间曲线上去判

别哪一个波反映什么是困难的，但多个测点资料汇成的时间剖面，各测点接收到的同一反射面的反射波汇成时间剖面图像，就能直观地反映出各种不同的反射面。

实际测量时，将地质雷达的天线紧贴于二衬表面，电磁波通过发射天线进入二衬中，遇到钢筋、二衬中的空洞、二衬与初衬的分界面等产生反射，再经由接收天线接收，测出反射波的双程走时，就可计算出反射波走过的路程，从而求出天线距反射面的距离0。

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式中：0———天线到反射面的距离，/；

++%3———电磁波从发射至接收到的双程走时，56，!561!"7(6；

2———电磁波在介质中的传播速度，/456。

可以用几何光学的概念来看待直线传播的雷达波的透射和反射：

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式中：8"———电磁波在真空中的传播速度，取"9)/456；

——介电常数，由电磁波所通过的物质决定，即物体中的&—

电磁波速由其介电常数决定，如空气的&1!，淡水的&1-!，混凝土的&在#:!"之间。

++地质雷达的探测原理如图!所示。部分介质的物理参数见表!。

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#$%"&’()*’地铁线

从;<=>5<中心到;<=>5<南部区域的地铁线正在筹划和设计中。该项工程预计在!(((年末开工兴建，’""#年完成。;<=>5<地区是毗邻新加坡中央商业区的发展区域。在’!世纪初将在此兴建另一个市中心，;<=>5<地铁线是这个计划的基础设施的一部分。这条地铁线总长!$./，共有’’个车站。隧道的内径约$/。大部分的施工将在软粘土和仍在固结的残积土中进行，因此，设计和施工会遇到一些技术问题。#$+"地下军火储存洞室

!((":!((#年间，南洋理工大学地下空间和岩石力学研究

参考文献：

［!］+赵坚9新加坡隧道与地下工程建设概况［B］9世界隧道，!(((，#9

该花岗岩区域占新加坡面积的三分之一。该项研究展示了在新加坡开发地下洞室和空间的可行性和前景，并对洞室建设提供了有用的依据。新加坡国防部门将于本世纪初在花岗岩中兴建大规模的地下洞室群用作国防军火的储存，以减小对地上空间需求的压力（?3=<>36@>/A，!((-）。

本文所列的数据对我国目前正在规划研究的隧道建设无疑都是很有参考价值的。

+范文田9各国铁路沉埋隧道的建设和发展［B］9沉埋隧道，!((%，’9小组进行了在武吉知马花岗岩区域营建地下洞室的可行性研究。［’］

隧道二衬质量检测中的地质雷达探测参数优化

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空气淡水石灰岩花岗岩混凝土金属

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#"地质雷达检测测线的布置

为了能够比较容易的追踪反射信号的同相轴，避免由于隧道衬砌厚度变化太大所产生的绕射干扰，

宜沿隧道纵向布置测线。

效果评价

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二衬厚度空洞钢筋二衬厚度空洞钢筋二衬厚度空洞钢筋二衬厚度空洞钢筋二衬厚度空洞空洞钢筋

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好数据传输间断数据传输严重间断

较好较好数据传输间断

差较好好很差较好好较好好较好较好

66通过以上实验，可以得出，在进行隧道二衬质量检测时，随着具体检测目的的不同，地质雷达检测参数设置也不相同。

隧道二衬质量检测中的地质雷达探测参数优化

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中图分类号：()’*$+*,文献标识码：-

爆破工程

微弱松动爆破在地质灾害治理中的应用

刘,鹏!，李发林’

（!.青海省地质矿产勘查院，青海西宁/!""’/；’.青海省地质基础工程施工总公司，青海西宁/!""’/）摘,要：通过工程实例，介绍了微弱松动爆破的设计方法及安全防护措施。关键词：微弱松动爆破；施工技术；安全防护

!"概述

’""!年#月!日0/月*"日，青海省地质基础工程施工总公司在西宁市城东区王家庄北侧’10$1危岩体治理施工中，用微弱松动爆破方法成功爆破了**"$$2*危岩体。该工程位于西宁市东川王家庄北侧丘陵边缘斜坡中下部地带，该区斜坡东面横长%""2，南北纵宽约#""2，比高!&"0’’"2，在此区域内有多%$!"测量二衬厚度时的优化参数

地质雷达测量隧道二衬混凝土厚度时，由于要求的厚度数据一般为每隔!2一组，因此，其叠加次数不宜过高，可设为!&或*’，采样间隔可设为"."$2或".!2，采样频率选为!""""345，由于一般的隧道混凝土二衬厚度在".$2左右，因此，时间窗设定为约!&67已足够。

%$#"探测二衬背后空洞时的优化参数

地质雷达探测二衬背后的空洞时，要求接收天线能够完全接收到二衬背后的空洞引起的电磁波反射信号，并因为对空洞的深度和形态无法预知，必须保留一定的富余，因此，其叠加次数可设定为!&，采样间隔宜选为"."$2，采样频率!""""0!’"""345，时间窗一般不低于’"67。

%$%"确定二衬中钢筋时的优化参数

地质雷达用来确定二衬中的钢筋时，要求在不影响信号传输的情况下，采样间隔能够尽可能的小，因此，叠加次数务必减小，一般为#或/，采样间隔选定为"."!2或"."’2，采样频率在!’"""345以上，时间窗不超过!’67。&"结束语

通过实验研究了地质雷达在隧道二衬质量检测中的探测参数优化问题，采取实验和工程实例验证相结合的方式，在实践中取得了良好的效果。经过一系列的实验及工程实例，解决了地质雷达在公路隧道二衬质量检测中的参数设置问题，并定性的研究了隧道二衬质量检测中出现的各种缺陷的地质雷达波谱图像。从中，我们可以清楚地得出，在应用地质雷达检测隧道二衬质量除强度以外的内容，均是切实可行的。在隧道二衬质量检测中，地质雷达方法作为无损检测方法的一种，能快速高效地对隧道二衬进行连续扫描，获得准确的深度8时间剖面图像，从而实现对隧道二衬质量的总体评价，其作用效果是其它方法无法比拟的。

参考文献：

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处危岩体处于临崩状态，为消除危岩体对下方*""户!*""余人生命财产的威胁，西宁市政府决定对危岩体进行排除。#"弱松动爆破施工技术和工艺#$!"施工技术要点

在施工中经人工撬挖发现岩性非常坚硬，且工作面小，施工效率极低，无法满足工期要求。为此决定使用爆破方法进行消除

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备，’""!，’（#）：*&0#!.

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/zj61.html