地質雷達在鐵路隧道襯砌質量檢測中的運用探究

雷科

摘 要：地質雷達檢測設備是一種無損、高效的檢測手段，其原理是利用高頻電磁波的傳遞、信號接受能力，對地質狀態進行有效的反映和檢測。對于鐵路隧道襯砌質量檢測來說，要在正式檢測工作開展之前進行必要的準備工作，包括對無線傳輸設備類型的選擇、被測地點的介電常數確定、儀器設備的檢測前的檢查等，在實際的應用中可以有效的實現對脫空病害、鋼筋骨架位置以及襯砌基底的檢驗，具有重要的應用價值。

關鍵詞：地質雷達;鐵路隧道襯砌;質量檢測

對于鐵路隧道襯砌質量的檢驗方法有很多，目前較為高效的無損檢測手段是地質雷達的應用，其具有檢測精度較高、檢測速度較快、檢測操作較為方便的特點，是一種現代化的高效檢測手段方式。

一、地質雷達檢測原理

地質雷達的檢測是利用高頻電磁波的穿透反射能力，通過對地質雷達的發射和信號接受設備，實現了其在地質檢測過程中的信號發射和信號接受分析的功能。高頻電磁波的主頻數量可以達到百兆赫以上，有些設備甚至可以達到千兆赫的主頻頻率，帶短脈沖的寬頻形式通過地面天線進入測量區域之后，對于不良的地質、不均勻的地質能夠有效的接受到相關的反映信號，信號的傳遞時間公式為：

只要能夠有效的獲知不同地質條件下的電磁波傳遞速度就有較為準確的獲得時間t的數值，一般來說其傳遞速度值與地質中的相對介電常數和光速有關，從而能夠有效的得出特定時間下的地質情況，雷達波形記錄圖上各測點均以測線的鉛垂方向記錄波形，以波形、灰階或彩色表示，就構成雷達剖面圖。同相軸或等灰度、等色線即可形象地表征出襯砌反射面及其它特征。

二、地質雷達在鐵路隧道襯砌質量檢測準備

（一）天線選擇

天線作為地質雷達在鐵路隧道襯砌質量檢測中的信號發射設備，是實現有效檢驗的關鍵設備之一，天線是決定地質雷達發射頻率大小的儀器，而頻率的大小在不同程度上也會影響襯砌質量檢測的效果，比如高頻的電磁波因為其主頻的頻率較高，其分辨率能夠達到很高的水平，但是也因為這樣的高頻率電磁波的衰減速度較快，所以其能夠有效測量檢測的深度有限，一般適用于深度較淺的高精度地質情況檢測;同時低頻的天線發射系統能夠發射主頻頻率較低的電磁波，這樣的電磁波的衰減速度相對高頻電磁波來說較慢，能夠有效的傳遞到更深層的地質深處，但是其不利之處也十分明顯，這樣的低頻電磁波必然不能夠獲得較高的檢測精度，不利于精確工作的開展，所以低頻天線比較適用于檢測深度較深，同時對檢測的精度要求不高的地質檢測。

（二）介電常數的確定

介電常數對于地質雷達的電磁波應用精度來說具有重要的意義，因為地質情況的確定分析就是利用地質的不同介電常數，通過計算公式測算出來的，所以確定被測目標地點的介電常數是必要的鐵路隧道襯砌質量檢測準備工作。根據相關的襯砌質量無損檢測技術規范的指導意見可以得知，介電常數可以從其他的材料、厚度、位置等條件相同的其他材料上間接性的獲得，比較準確的介電常數獲取手段就是在正式的測量檢測開展之前，通過對已知厚度的地質目標檢測對象進行有效的介電常數標定，這樣的方式可以有效提高測量精度。

（三）儀器設備的檢查

在正式開展檢測工作之前要對地質雷達設備儀器的檢測精確度進行必要的校核，保證設備能夠有效的開展各種檢測工作，通過試點檢測的方式，對已知檢測結果的地質段數據與擬用于隧道襯砌質量檢測的地質雷達檢測數據進行比對，如超出地質雷達的檢測精度范圍。要及時的分析相關問題，必要時更換相關儀器設備，同時對檢測的方法手段也能有效的檢測，調整方案中存在的不良操作問題，保證實際檢測工作開展中的精確度。

三、地質雷達在鐵路隧道襯砌質量檢測中的運用實例

通過應用地質雷達在實際的工程襯砌檢驗中，根據其呈現效果，能夠有效的分析襯砌的運用效果，分析襯砌的實際質量水平。

（一）脫空檢驗

襯砌結構如果存在脫空現象，那么在地質雷達的實測顯示圖中，與周圍沒有出現脫空現象的襯砌結構相比，就會出現明顯的波形突變現象，其相對幅值的變化較大，很明顯的呈現出來。

（二）鋼筋等金屬骨架材料的位置確定

在地質雷達的實測檢測顯示圖中，對于鋼筋等金屬材料的顯示結果會呈現出強反射信號，一般根據鋼筋、鋼材類型的不同，會表現出雙曲線或者月牙形態，經過相關軟件程序的處理能夠準確的或者襯砌結構中的鋼筋以及鋼材的分布位置。

（三）對于襯砌基底的檢測

襯砌結構基底的質量檢測，是對襯砌結構后期使用質量和使用耐久性的間接檢測手段，通過對基底質量的檢測，能夠充分分析襯砌結構在后期的運行使用過程中，能否始終保持良好的穩定使用性能，對于基底不密實、存在空隙的狀況能夠充分的暴露和反映出來，一般在其質量缺陷位置會呈現出明顯的波形相位的突變，對于這樣的位置，可以采取有效補救方法，比如鉆孔注漿法進行有效的質量補救，提高襯砌結構的性能、質量狀況。

四、結語

鐵路隧道襯砌質量是重要的鐵路的施工控制內容，只有充分的做好相關襯砌結構的施工質量保障，才能有效提高鐵路隧道部分在施工以及以后的運行使用中的安全和使用性能，極大的減少各種事故的發生，因此利用有效的質量檢測手段，及早的發現相關質量問題，對于保障工程的質量具有重要的指導意義。

參考文獻：

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