探地雷達(dá)在隧道工程檢測中的應(yīng)用分析

摘要:隧道是修建在山嶺、河道、海峽及城市地面以下，供車輛、行人、流水、管線通過，或用作采掘礦藏、軍事設(shè)施、人防設(shè)施等的地下通道和構(gòu)筑物。它能穿越地表的障礙，并有縮短線路、防空襲、容易調(diào)溫和不占地面空間等優(yōu)點。隧道工程的檢測是一項技術(shù)要求高，而且相對危險的工作內(nèi)容，探地雷達(dá)作為一種新型的檢測儀器，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于隧道工程檢測中，其具有操作安全、獲取數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、真實、便于攜帶等特點。本文就探地雷達(dá)在隧道工程檢測中的應(yīng)用進(jìn)行簡要的分析。

關(guān)鍵詞:探地雷達(dá);隧道工程;檢測;應(yīng)用;分析

中圖分類號:U452.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1000-8136(2010)03-0066-02

1探地雷達(dá)在隧道工程檢測中的工作原理與作用

探地雷達(dá)又稱地質(zhì)雷達(dá)，是一種新興的高分辨率物探設(shè)備。探地雷達(dá)是在20世紀(jì)70年代由美國開始組織研發(fā)的，80年代后期，伴隨電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)與數(shù)據(jù)處理技術(shù)的高速發(fā)展，探地雷達(dá)技術(shù)才取得了突破性的進(jìn)展。在國內(nèi)隧道工程中，探地雷達(dá)現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)檢測等施工環(huán)節(jié)。

在隧道工程檢測中，探地雷達(dá)有效應(yīng)用了現(xiàn)代非侵入性探測技術(shù)，即不必將傳感器放入隧道檢測介質(zhì)內(nèi)，就可以安全的在地面與地下進(jìn)行各種現(xiàn)場數(shù)據(jù)檢測操作。探地雷達(dá)由于采用了寬頻帶、短脈沖和高采樣率，其探測分辨率高于其它地球物理探測手段，又由于采用可程序高次疊加和多波形處理等信號恢復(fù)技術(shù)，大大改善了信噪比和圖像顯示性能。在隧道工程檢測中，探地雷達(dá)的工作原理主要是借助探地雷達(dá)所產(chǎn)生的高頻電磁波，以寬頻帶短脈沖形式通過天線向地下發(fā)射，并在巖層中透射，遇反射目標(biāo)后返回地面，由接收天線接收。探地雷達(dá)具有安全、高效、便于攜帶等優(yōu)點，但是它探測的目標(biāo)距離普遍較短，難以進(jìn)行較深隧道的檢測工作。

探地雷達(dá)在隧道工程檢測中的應(yīng)用，其所具有的作用是十分重大的。探地雷達(dá)不但可以提高隧道工程檢測的安全系數(shù)，而且有效保證了隧道工程檢測數(shù)據(jù)的科學(xué)性和可靠性，這對于隧道工程的開展和進(jìn)行都是極其重要的。探地雷達(dá)是現(xiàn)代隧道工程檢測中所應(yīng)用的主要科學(xué)儀器之一，探地雷達(dá)的應(yīng)用對于推動隧道工程建設(shè)和工程建設(shè)行業(yè)的發(fā)展也具有深遠(yuǎn)意義。隧道工程多是在較深的地下進(jìn)行施工和操作的，其危險系數(shù)自然相對較大，傳統(tǒng)的隧道工程檢測多是由技術(shù)人員深入到隧道深處，這樣必然會引起安全隱患和工程事故的發(fā)生。探地雷達(dá)的運(yùn)用，技術(shù)人員只需掌握和熟悉設(shè)備的操作流程，就可以在短時間內(nèi)獲取所需的各項數(shù)據(jù)，并且可以確保數(shù)據(jù)的全面性和準(zhǔn)確性。隨著電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，探地雷達(dá)的探測深度，在復(fù)雜條件下的分辨率將會進(jìn)一步提高，在隧道工程檢測中發(fā)揮更大的作用。

2探地雷達(dá)在隧道工程檢測中應(yīng)用實例

探地雷達(dá)在隧道工程檢測中應(yīng)用的范圍比較廣泛，基本可以保障隧道工程所需各項檢測數(shù)據(jù)的獲取。探地雷達(dá)在國內(nèi)隧道工程中的應(yīng)用已逐漸被重視和發(fā)展，探地雷達(dá)功能的完善性是其他儀器所無法比擬的。本段將列舉探地雷達(dá)在隧道工程檢測中應(yīng)用的兩個實例，以全面展現(xiàn)探地雷達(dá)的功能全面性和應(yīng)用范圍之廣。

2.1隧道襯砌結(jié)構(gòu)檢測

隧道工程施工中，在加固處理拱頂空洞病害泵送混凝土過程中，往往會因機(jī)械設(shè)備所造成的壓力過大造成襯砌結(jié)構(gòu)的破壞，如不及時進(jìn)行檢測與修復(fù)，必然會留下隧道工程施工安全隱患。襯砌結(jié)構(gòu)經(jīng)常會由于巖體受力斷裂而出現(xiàn)小型斷裂的現(xiàn)象，由于襯砌結(jié)構(gòu)裂隙內(nèi)有不同成份、不均勻的填充物，與周邊圍巖形成電性差異，因此具有采用地球物理探測的基礎(chǔ)，而探地雷達(dá)則是有效實現(xiàn)襯砌結(jié)構(gòu)檢測的主要儀器之一。探地雷達(dá)有效應(yīng)用了現(xiàn)代非侵入性探測技術(shù)，通過發(fā)射高頻的電磁波，以寬頻帶短脈沖形式獲取相應(yīng)的襯砌結(jié)構(gòu)小型斷裂的相關(guān)檢測數(shù)據(jù)，并且具有較高的準(zhǔn)確性和真實性。如果在隧道襯砌結(jié)構(gòu)的檢測中，難以全面掌握小型斷裂部分的位置及危害性，必然導(dǎo)致隧道工程在建設(shè)或使用過程中出現(xiàn)塌方的現(xiàn)象，其所造成的經(jīng)濟(jì)問題和社會危害是難以估量的。隧道工程中對于襯砌結(jié)構(gòu)的檢測，關(guān)系到隧道工程的施工安全，以及隧道的使用性能等諸多問題，必須引起工程施工單位與監(jiān)理單位的高度重視。

2.2隧道初襯與圍巖間脫空的檢測

探地雷達(dá)在對隧道初襯與圍巖間脫空進(jìn)行檢測時，主要是應(yīng)用在巖層中透射的原理，遇反射目標(biāo)后返回地面，由接收天線接收而獲取相應(yīng)的各項數(shù)據(jù)。如果隧道襯砌無缺陷，隧道初襯結(jié)構(gòu)雷達(dá)波形特征，電磁波在地層同一界面中的傳播是不斷衰減的，然而當(dāng)進(jìn)入另一界面時，由于介質(zhì)介電常數(shù)之間存在的差異，因此所產(chǎn)生的反射波也會有所變化，這種反射波的變化不是很強(qiáng)，但是當(dāng)將其反映在雷達(dá)圖像中則會觀察到明顯的不同。探地雷達(dá)對隧道初襯與圍巖間脫空的檢測，對于隧道工程施工工作的安全開展和進(jìn)行是很重要的。如果隧道初襯圍巖間存在脫空的現(xiàn)象，而在工程檢測中未能及時的發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而制定相應(yīng)的技術(shù)措施和手段，必然會影響到隧道工程施工人員的生命安全，以及整個隧道工程項目的建設(shè)進(jìn)度和工程質(zhì)量。在隧道工程建設(shè)中，在應(yīng)用探地雷達(dá)隧道初襯與圍巖間脫空的檢測中一定要注意對各項數(shù)據(jù)的分析和研究，進(jìn)而制定出完善、合理、科學(xué)的施工計劃和方案。

3探地雷達(dá)應(yīng)用技術(shù)的智能化發(fā)展

探地雷達(dá)現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于各類隧道工程檢測中，其應(yīng)用技術(shù)必須向智能化的方向發(fā)展才能符合隧道工程檢測不斷提出的新標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求。探地雷達(dá)應(yīng)用技術(shù)的智能化發(fā)展，代表著隧道工程行業(yè)技術(shù)應(yīng)用的高水平階段，是隧道工程行業(yè)傳統(tǒng)檢測技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)完美結(jié)合的產(chǎn)物。探地雷達(dá)應(yīng)用技術(shù)的智能化是指以隧道工程建設(shè)項目為平臺，以現(xiàn)代隧道工程技術(shù)系統(tǒng)、信息自動化為骨架的隧道工程與信息技術(shù)的綜合體，是隧道工程技術(shù)應(yīng)用科學(xué)發(fā)展與全面創(chuàng)新的必經(jīng)之路。

探地雷達(dá)應(yīng)用技術(shù)的智能化發(fā)展，及其輔助功能綜合化和自動化的逐步實現(xiàn)，為隧道工程技術(shù)人員與施工人員提供了一個更為安全、方便、穩(wěn)定的地下施工環(huán)境，并且進(jìn)一步增強(qiáng)隧道工程建設(shè)高效、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的新時期特點。因此，探地雷達(dá)應(yīng)用技術(shù)的智能化發(fā)展必然受到世界范圍內(nèi)的重視，并逐漸成為隧道工程領(lǐng)域中的一個新的技術(shù)應(yīng)用類型，而被應(yīng)用于更為廣泛的領(lǐng)域。

目前，國內(nèi)隧道工程建設(shè)行業(yè)對于先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用逐漸呈現(xiàn)出全方位、多角度、立體化的發(fā)展趨勢，并正處于與世界隧道工程行業(yè)先進(jìn)技術(shù)的融合和交匯過程中，必將得到進(jìn)一步的發(fā)展與完善，基本滿足現(xiàn)階段我國隧道工程行業(yè)對于新技術(shù)、新設(shè)備的要求。但是，隧道工程檢測技術(shù)管理人員切不可固步自封，在積極應(yīng)用探地雷達(dá)、地下探測儀等先進(jìn)儀器的同時，還要堅持發(fā)揚(yáng)與時俱進(jìn)的創(chuàng)新精神，不斷對現(xiàn)有的隧道工程檢測技術(shù)進(jìn)行全面的改革與創(chuàng)新，以促進(jìn)我國隧道工程建設(shè)行業(yè)的全面、健康、和諧、穩(wěn)定發(fā)展。

Application of Searches Radar’s in Tunneling Examination

Zhang Yefeng

Abstract: The tunnel is the construction below the mountain ridge， the river course， the channel and the urban ground， for the vehicles， the pedestrian， the running water， the pipeline passes， or serves as the excavation mineral resource， the military installation， the civil air defense facility and so on underground walk and the construction. It can pass through the surface the barrier， and has the reduction line， the air raid defense， easy space of planes merits and so on to adjust temperature and not to occupy a land area. Tunneling examination is a specification is high， moreover the relative danger’s work content， searches the radar to take one kind of new instrumentation， widely was already applied in the tunneling examination， it has the operational safety， the gain data accurately， real， to be advantageous carries and so on characteristics. This article searches radar's to carry on the brief analysis in tunneling examination application.

Key words: searches the radar; tunneling; examination; application; analysis