地质雷达无损探测技术在隧道检测中的应用

  地质雷达无损探测技术在隧道 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 中的应用  Summary:隧道检测工作中为能提高检测的质量效果，这就要求选择无损检测的技术，其中地质雷达无损检测技术应用比较重要，该无损检测技术应用广泛，这对保障隧道检测工作的质量有着积极意义。在具体的技术应用中会涉及到诸多的要点，这就要求在实际技术应用方面加强质量控制，主要从理论角度就隧道检测中地质雷达无损检测技术应用原理和具体的应用详细探究，希望能发挥地质雷达无损探测技术优势，提高检测的质量。Keys：地质雷达；无损探测技术；隧道检测；应用引言在检测隧道过程中难免会存在一些不足之处，如初期支护与围岩之间存在空洞或杂物充填、初期支护与二次衬砌欠厚等，这些问题均会对隧道的服务质量和水平产生一定的影响。因此，为了全面提高隧道支护结构的质量，在检测中应用地质雷达无损探测技术具有极其重要的意义。1.隧道检测中地质雷达无损检测技术应用原理地质雷达无损探测的过程是发射高频电磁波以及接收的过程，然后对信息进行处理分析。接收信号控制器以及发射信号天线在这一过程中发挥着比较重要作用，控制器提供能控制的信号，把信号传递给天线装置，天线装置把信号发射出去，接收检测传递的高频电磁波。地质雷达无损探测的过程中电磁波从天线装置发射出，隧道衬砌以及其他相应介质中传递，在信号传递的时候波纹遇到衬砌边界以及隧道内部裂缝等，会出现信号折射的现象，折射的电磁波会重新被收集和处理，数字化记录，这样能够把波纹在显示屏上显示，能有助于将数据有效储存。2.运用地质雷达无损探测技术的具体方法2.1仪器的选择在选择雷达天线时，应根据探测目标的大小和深度，选择频率不同的雷达天线。一般来说，频率越高的天线，其可探测深度越浅，分辨率也就越高；频率越低的天线，其可探测深度越深，分辨率也就越低。因此，在对初期支护表面进行检测时，通常选用频率为500～800MHz的天线。而在对衬砌表面进行二次检测时，宜采用频率为300MHz左右的天线。如在隧道传播速度为12cm/ns的条件下，当隧道中传播速度为12cm/ns时，若隧道衬砌的最大厚度为0.7m左右，则应选择500MHz的天线来进行探测才能保证探测的精度和深度。此外，在选择雷达主机上，因可选用的雷达有多种，如加拿大的EKKO型、国产的LED型等。故可结合当代探地雷达的发展趋势，选择扫描速度最高的。美国的SIR-20型探地雷达正好符合这一要求，其最高扫面速率可达到每秒900次。2.2技术应用准备保障隧道检测中质量有效控制，这就需要在地质雷达无损探测技术的应用方面做好准备工作，选择合适的仪器设备是比较重要的。选择天线过程中要能和探测目标大小以及深度相结合，频率高的天线探测深度浅，分辨率高，而频率低的天线探测深度深，分辨率低，在进行对隧道检测的时候选择频率500～800MHz天线是比较重要的，衬砌表面做好二次检测的工作，不同频率天线测试深度也有着不同之处，所以在选择一起的时候能和隧道检测工作的需要相适应，提高仪器应用的质量。选择仪器后在测线的布置过程中要注重优化，按照隧道纵向布线，结合要求测线。2.3技术应用要点2.3.1支护厚度的检测中应用要点隧道工程检测过程中初期支护的厚度检测是比较重要的，发挥地质雷达无损探测技术的优势，在检测过程中能够从创新的角度出发进行优化设计，天线发射雷达波速度快最先到达接收天线的是空气直达波，稍晚的接收的是表面直达波，最终的是反射波。围岩和混凝土间物性差异直接影响反射波能量，两者间物性差异和反射波能力是正相关的关系，雷达波通过混凝土以及围岩界面反射到地质雷达中反射信号表现图像中，是比较强的振幅以及连续的同相轴，和这一特点相结合，对混凝土厚度进行读取，在地质雷达无损探测技术的应用要点方面加强控制，这对保障支护工作的质量有着积极意义[1]。2.3.2数据的收集信号沿着检测的线路一路前进。当雷达的发射主机发射高频率雷达脉冲时，可在发射后开始进行数据的收集工作。隧道内连续不断的信号发射能够保证检测位置的准确性和无损性。一般雷达主机每秒发射的脉冲信号可达70多个，每一次脉冲信号的发射，能产生55个左右的检测点。而隧道的长度与雷达剖面上各个测点的位置有着紧密联系。因此，必须每隔一段距离在隧道的内壁上做一个记号，并随时标注隧道的里程。相关工作人员可根据天线装置对准的具体标记来将相应的信号输入仪器内。当隧道内的标记与雷达记录一致时，可规定每隔一段距离做一个大记号。数据的收集环节结束后，应及时对材料进行整理分析。利用所记录和标记的信息来保证材料的准确性。2.3.3二次衬砌混凝土厚度检测中应用要点隧道检测过程中采用地质雷达无损探测技术进行落实各项举措，这就需要在二次衬砌混凝土厚度的检测方面进行强化，在技术应用的要点控制方面能和实际的操作要求相适应，围岩和一次二次衬砌有着区别，物理性质不同，物质成本不同，所以三者的介电常数不同，衬砌以及围岩方面的的表现比较突出，反射波振幅发生明显增大状况，视频率会大大降低，电磁脉冲各结构层界面发生反射，不同结构层当中电磁脉冲有着不同速度，结合反射时间以及速度，运用相应公式进行计算获得隧道结构层混凝土厚度。电磁脉冲混凝土当中的速度能预知，检测混凝土厚度的时候要确定电磁脉冲在隧道各结构层反射时间，然后结合时间以及速度能计算结构层厚度。如果是一二次衬砌间有缝隙，地质雷达上能读取二次衬砌厚度，衬砌混凝土以及喷射混凝土间结合度好，电磁脉冲传播通过两种结构分界面不会发生反射现象[2]。3.相关数据处理与分析在隧道检测中应用地质雷达无损探测技术时，所使用天线波束的覆盖面积（r）与探测分辨率有一定的关系，而覆盖面积又与隧道的埋藏深度有关。正如手电筒的光束聚焦范围也会随着距离的远近而发生变化一样。一般可由公式r=（t/4）＋D/（K＋1）1/2来计算天线波束的覆盖面积半径。其中r为天线波束覆盖面积的半径，t为雷达天线的波长，D为地表到反射面的深度，K为反射面以上介质的平均介电常数。当探测处在平均介电常数K=10且深度为30cm的隧道时，如果选用天线波长为t=25cm的400MHz天线时，则其天线光束覆盖面积半径为：r=25/4＋30/（10＋1）1/2=15cm。也就是说，当所检测的隧道占据该光束1/4左右面积时能够对其进行分辨。在地下介质和仪器性能一定的情况下，隧道的探测深度会随着地层的衰减系数以及工作频率的选择而产生变化。因此，在应用地质雷达无损探测技术对隧道进行检测时面临着分辨率与探测深度的取舍与优选两难的问题。相关专业人士应结合地质雷达检测的数据进行仔细判读分析，以保证探测的可靠性。在隧道检测中应用地质雷达无损探测技术之所以能够取得良好成效的原因，便是该技术是建立在探测参数的合理选择上。基于丰富的工作经验和充足的模拟实验来对数据进行最科学合理的处理。结语综上所述，隧道检测是一项系统的繁琐的工作，地质雷达无损检测技术的应用做到了在不影响隧道正常运行的前提下，对隧道的施工质量的检测。在今后的隧道检测中，要积累更多的经验，把地质无损检测技术在隧道检测中的作用发挥到最大，更好的解决实际问题。Reference：[1]邱浩浩，王华.探讨地质雷达无损探测技术在隧道检测中的应用[J].黑龙江交通科技，2014，9（5）：63.[2]李艺.地质雷达技术在隧道工程无损检测中的应用[J].科技与企业，2014，5（18）：34. -全文完-