摘要：探地雷达是水利工程检测中作关键的一个检测方法。相比于传统检测方法，探地雷达检测法有较高的实用性，且在水利工程细节检验方面有更佳的效果。然而，在具体应用时，依旧有一些问题存在其中，所以要进行完善。根据探地雷达在水利工程检测中的应用原理，讨论了不同探地雷达应用方法的优缺点，为提高探地雷达在水利工程检测中的应用效果，保证水利工程竣工质量，为水利工程后续检测提供理论依据，需要对探地雷达参数进行良好设计。鉴于此，文章详细论述了水利工程检测中对探地雷达的应用，旨在可以为相关业界人士提供有价值的借鉴与参考，最终更好的为水利工程行业的健康可持续发展提供助力。
关键词：探地雷达；水利工程检测；应用
前言：探地雷达是对地下结构以及地下埋设物体实施无损检测的一类技术。其特点是无损检测、高工作效率、高探测分辨率等，被广泛的应用在许多领域中。现如今，在我国科学技术飞速发展的背景下，也使得探地雷达技术得到持续的完善与创新。在水路工程检测中有效应用探地雷达，对水利工程的稳定、安全运行起到了重要作用。
1探地雷达技术原理
一般而言，探地雷达是由接收机与接收天线、发射机与发射天线、计算机等一起构成。探地雷达在检测地下结构和地下介质时，利用发射机和发射天线向地下发射脉冲电磁波，利用脉冲电磁波传播和反射信息，对地下结构和地下介质的状态进行分析。发射天线发射后，一部分脉冲电磁波将直接反射到接收天线上，进而形成直达波，最终成功探测地下深度，并且另一部分脉冲电磁波会在地下实施传播，脉冲电磁波传播中，会针对所碰到的不同的地下结构或地下介质所形成的不同反射电磁波，这些脉冲电磁波将在地下实施一段时间传播，并按照脉冲电磁波传播时间与传播速度将地下结构或介质深度计算出来，通过分析脉冲电磁波传播中的衰减、折射、反射或散射信息等信息，以便于对地下结构或介质的状态进行确定。
2探地雷达技术类型
2.1调频式探地雷达
调频探地雷达通过控制压控振荡器定期对雷达发射频率进行调整，并将某一时刻的发射频率与接收频率的差值记录好，探地雷达天线和目标间的距离可以通过电磁波的差值分与传播速度进行计算的。对于浅层单一目标的探测，比较适合应用调频式探地雷达，在多次体系道路结构中将会使接受的信号出现叠加，阻碍数据分析。
2.2步进式探地雷达
步进式探地雷达同调频式探地雷达一样，也会调制频率，然而，发射波频率是离散变化的而不是连续变化的。按照固定频率段步进式探地雷达将分别接收雷达回波的幅值也相位，利用反向快速傅里叶变换，能把信号再次转化成时间域信号，从而用作计算延时等。
2.3脉冲式探地雷达
现如今，最常用的一种探测雷达就是脉冲式雷达，将路用探地雷达作为例子，脉冲雷达通过天线将电磁脉冲波从空气中传输到道路结构内部，当碰到介电常数变化的位置会出现反射。如果道路结构内有多个分界面存在，那么天线接收的信号职工就会涵盖各界面上的反射波。接收信号中每个反射脉冲间的时间延迟也就是分界面间的信号双向传播时长，这样便能计算出路面结构层的尺寸。脉冲式探地雷达很容易处理信号，它适用于反射面较多的路面结构，因此路面的探地雷达通常是脉冲型的。
3水利工程检测中对探地雷达的应用
3.1坝基岩溶探测
某水电站枢纽结构由四部分构成，主坝、副坝、引水坝、河湾块防渗工程等。枢纽工程布置区由白要系红层、二叠系碳酸盐岩、震旦系浅变质碎屑岩和石炭系、前震旦系组成。二叠系碳酸盐岩与石炭系列主要以白云质灰岩为主，主要在厂房发电系统左侧、主坝左岸、通航建筑物布置区、河床右侧、副坝、左岸岸坡下部、引水坝左半部一带进行分布，通过前期勘察与厂房区施工开挖可知：二叠系碳酸盐岩、石炭系内溶槽、溶沟、溶洞等各种岩溶发育。想要精准判断碳酸盐岩类地层建基面以下的岩溶发育状况及程度，从而使厂基、升船机地基、坝基等位置的工程处理有据可依，防止由于岩溶地质导致地基变形以及坝基渗漏，浅部岩溶要应用频率为 两种天线的探地雷达探测。
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3.2在裂缝探测中的应用
水利工程在长时间运行中，会有很多裂缝产生，常见的裂缝要按照成因分成温度裂缝、沉降缝、层间裂缝以及干缩裂缝等，特别是那些贯穿裂缝，会严重的影响到结构受力，并威胁到结构的稳定性。通常，会有空气介质存在裂缝中，并不同于周围介质节点常数，并且在裂缝底部的上下介质中也有很大的物性差异性存在。所以，使用雷达来探测裂缝，裂缝周围相对介电常数会导致电磁波反射，并会严重影响到波形，为此，可利用反射电磁波波形变化来识别裂缝病害。
3.3内部隐患探测
输(引)水工程、堤防工程、水闸工程、水库工程等共同组成了水利工程，这些工程在运行中会长期处在干湿以及动静交替的环境中，且有一定的质量隐患存在建筑物内。而孔洞、脱空、渗漏、裂缝等是常见的水利工程隐患，与其他物探法相比，探地雷达法在探测水利工程隐患上具有显著的优势，如同面波勘探、地质地震映像、浅层地震相比，其有很高的效率且无需震源等优点；同传统的电测深、高密度电法、偶极、联剖、四极、中间梯度等直流电法勘探比较，其有高分辨率、高效率优势特点。
3.4在渗漏探测中的应用
渗漏是水利工程中最典型的一种隐患，常出现在土体结构或混凝土和土体交界面上。通常，异常渗流的诱因有很多，如基础位置的渗漏，主要是由强透水性的地基处理不适合所致，地基并未实施防渗处理，亦或防渗设施失效；混凝土结构的渗漏将随着裂缝的出现而发展，在水压作用下，渗漏通道将逐渐形成；由于材料选择不当、压实不当或施工质量差，会产生大量的土体渗流，导致集中渗流破坏。一般来说，待测结构的物理性能是均匀的。在没有渗流破坏的情况下，雷击法反射波较弱，表现出同轴连续、波形衰减平缓的特点；若有渗漏出现结构内部时，渗漏通道和周围材料位于饱和状态，介电常数与电导率增加，水作用下，会大幅度减弱高频信号，降低反射波视频率，使信号“变胖”，最终同不渗漏的位置形成显著的电性界面，在雷达剖面上出现强反射区。这个时候，会使雷达剖面上反射波强度增加，反射波与相轴基本不连续或局部连续，雷达图像异常，易识别。利用探地雷达探测水闸地基的渗漏情况，基础内的其他介质中，水的介电常数较大，所以，当水闸基础内存在强渗流区时，则雷达图上一定会出现个强反射区。
结束语：
总体而言，现如今，我国社会经济与科技飞速进步，与此同时，探地雷达技术也得到了持续完善与创新发展，现阶段，在多个领域中探地雷达均发挥着地下检测的作用。在水利工程检测中应用探地雷达技术，它能准确检测到探地雷达发射的脉冲电磁波在地下的传播信息，并可及时检测与补救水利工程中现存的隐患，最终为水利工程的稳定、安全运行提供保障，更好的服务与社会。
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论文作者:钟正
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/20
标签：水利工程论文; 脉冲论文; 裂缝论文; 电磁波论文; 反射论文; 结构论文; 地下论文; 《基层建设》2019年第31期论文;