文档介绍：3
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检测与分析 GEOTECHNICAL ENGINEERING WORLD VOL. 6 No. 3
地质雷达法检测隧道衬砌混凝土质量
周黎明1 ,2 王法刚2
(1. 中国地质大学研究生院 2. 长江科学院)
摘要介绍隧道工程衬砌质量的地质雷达检测方法、原理和实际应用效果。
关键词衬砌质量地质雷达分辨率
受诸多因素影响3 ,隧道衬砌混凝土可能会出现得目标体的深度值(m) 。当发射和接收天线沿物体
不够密实、不够厚等工程质量问题。为及时发现隧表面逐点同步移动时,就能得到其内部介质剖面图
道衬砌混凝土的质量问题,可利用具有快速高效、分像。图 2 是地质雷达检测混凝土质量的原理和记录
辨率高的地质雷达法沿测线扫描检测。示意图。记录图像中呈弧状的同相轴为混凝土缺陷
地质雷达法检测内容主要为隧道衬砌混凝土密对电磁波的反射所引起。
实性、脱空及厚度等。相关介质的物理参数见表 1 。
从表 1 中可知:衬砌混凝土与围岩(花岗岩、砂岩、黄
土等) 之间存在着物性差异;缺陷部位衬砌混凝土被
水或空气充填,与密实的混凝土的物性有明显差异。
因此,采用地质雷达法对隧道衬砌混凝土质量进行
检测是可行的。
表 1 与隧道衬砌相关的介质的物理参数
电导率传播速度衰减系数
介质介电常数
/ ms·m - 1 / m·ns - 1 / db·m - 1
空气 1 0 0. 3 0
水 80 0. 5 0. 033 0. 1
砂岩 6 0. 04 / /
灰岩 4~8 0. 5~2 0. 12 0. 4~1
花岗岩 4~6 0. 01~1 0. 13 0. 01~1
混凝土 4~20 1~100 0. 11 /
粘土 5~40 2~1000 0. 06 1~300
1 检测原理
图 2 雷达记录示意图
地质雷达应用脉冲电磁波探测隐蔽介质的分
布。向被测物发射高频宽带短脉冲电磁波时,电磁 2 探测深度与精度
波遇到不同介电特性的介质就会有部分返回,接收地质雷达能探测到的物体的深度称为地质雷达
反射波并记录反射的时间。根据接收到波的旅行时的探测距离。理论上可用雷达的探距公式进行计算
间(双程走时) 、幅度频率与波形变化资料,可以推断得到,也可使用简易算法估算。商用地质雷达一般
介质的内部结构以及目标体的深度、形状等特征参允许介质的吸收损耗达到 60 dB 。当介质吸收系数
数(图 1) 。脉冲波走时: < 0. 1 dB (这符合通常的地质环境) ,则 Annan 给出
2 2
t = 4 z + x / v 了探测深度 dmax简易估算式
式中: x 值在剖面探测中是固定的; v 值 30 35
dmax β或 dmax σ
(m·ns - 1) 可以利用现成数据或测定获得,由上式可
〔收稿日期〕 2002 - 11 - 04
国家自然科学基金重点项目[50139031 ]
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岩土工程界第 6 卷第 3 期检测与分析
式中:β是介质吸收系数,单位 dB·m - 1