山东省机械施工有限公司 山东 250021
摘要：探地雷达在岩土工程中具有重要作用，基于无线电波方式，通过反射电磁波脉冲情况反馈地下地质分布情况，从而实现岩土工程勘察或开展地质施工。本文对探地雷达在岩土工程中的应用进行探讨。
关键词：探地雷达；岩土工程；岩土勘察；技术应用
一、引言
随着我国经济的快速发展，各类工程项目建设规模逐渐增加，岩土工程项目建设越来越多。为了充分了解地质情况，必须要开展工程勘察，岩土勘察具有一定特殊性，对勘察深度和精度都由特殊要求，因此必须要采用高科技探测手段。
二、探地雷达基本原理
探地雷达（简称GPR）是一种对地下浅层结构或者不可见物体进行探测的技术，它利用高频电磁波（发射波频率一般高达106—109Hz），将地面发射天线发射的宽频带短脉冲发送到地下浅层，电磁波在经过介质特性变化的界面时发生反射，通过接收反射波信号，并对波形的时延，波形等信息进行采样预处理，判断地表下的介质组成，目标深度以及位置和大小。通过数据处理技术和数字图像技术的处理，对地下目标进行重建成像处理，可以再现地表下的基本地质构成。
探地雷达的工作原理如下，雷达通过发射天线向地下发射短高频电磁波，遇到地表及地下目标，由于地下介质的非连续特性，在经过不同介质面的时候将会产生回波信号，地面接收天线接收到这些回波信号后由数据采样系统进行采样，采样完成后的数据将会被送入数据处理系统进行处理，以分析地下目标介质的存在和特性。
三、岩土工程中探地雷达的检测技术
在岩土工程施工的前期必须探测清楚影响工程范围内的基层岩土的物质分布情况及其物理力学的原理和性质。在现代的工程中，以往工程师主要指导探钻和工程试验的方法来完成工作。由于钻探是一种非常耗时间的工作，而且对工程的预算有很明显的制约，所以通过引进探地雷达，利用少量的钻探孔和探地雷达进行组合，用探地雷达的扫描准确探测出浅层的地质分布和变化，从而指导工程师的前期勘测。事实证明，探地雷达和钻探参照孔的组合是科学有效而且数据较为准确的。岩土工程中的勘探，是一种需要高确度的数据来支持的工作。许多岩土工程因为地层条件的制约无法进行钻探或是只能做有限数量的钻探孔，这时候图何用探地雷达获取地下岩土的土体分布情况的关键就落在在探地雷达对地质剖面的信息提取上了。通常情况下，岩土工程有一种地层连续性的特征，我们只要通过对工程周围的地质结构条件进行勘探，并提供具有借鉴意义的地层露头，就能够对探地雷达获取的数据进行分析和研究，得出切实可行的工程方案。工程的基岩若为均质火成岩，其地质剖面一般可以分析为：由上而下的表层积土、全风化岩、强风化岩、中等程度风化岩、微风化岩、原始基岩。这种情形的地质剖面的反射波由上而下则依此可以进行如下解释：表层的积土和全风化岩的地层物质分布均匀，此地层内的反射波很少;强风化岩内则由于存在许多违背完全风化的岩石块，整个岩层与周围的介质属性有很大的差别，加之强风化导致的大裂缝，此层的反射波非常明显;中等程度风化岩层中，构造裂缝和风华裂缝的存在使探地雷达能够接收到较多的反射波;而在微风化岩层，少量的裂缝对岩体整体的性质不存在大的影响，所以，反射波相对集中，但也相对少;最后，稳定的原始基岩层，其岩体性质稳定;探地雷达对均质的火成岩的探测过程中，能够探测到一个集中的反射波地层带，这个地层带就是反射波和入射波相同的强风化岩层和中等程度风化层。对于粘土和沉积砂土等松散沉积物构成的土体结构，探地雷达在这些土地结构的剖面上能够获得明显的反射波，原因是这些沉积物的地层分层由着明显不同的电磁学性质。入射波通过介质——空气进入到另一种介质——有机土的过程中，会有一个明显的电性参数变化。空气的电导率和介电常数都非常小，而有机土的电性参数相对要大很多。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
四、探地雷达在隧道工程检测中应用
探地雷达在隧道工程检测中的应用，其所具有的作用是十分重大的。探地雷达不但可以提高隧道工程检测的安全系数，而且有效保证了隧道工程检测数据的 科学 性和可靠性，这对于隧道工程的开展和进行都是极其重要的。探地雷达是现代隧道工程检测中所应用的主要科学仪器之一，探地雷达的应用对于推动隧道工程建设和工程建设行业的发展也具有深远意义。隧道工程多是在较深的地下进行施工和操作的，其危险系数 自然 相对较大，传统的隧道工程检测多是由技术人员深入到隧道深处，这样必然会引起安全隐患和工程事故的发生。探地雷达的运用，技术人员只需掌握和熟悉设备的操作流程，就可以在短时间内获取所需的各项数据，并且可以确保数据的全面性和准确性。随着电子技术和计算机技术的不断发展，探地雷达的探测深度，在复杂条件下的分辨率将会进一步提高，在隧道工程检测中发挥更大的作用。探地雷达在隧道工程检测中应用的范围比较广泛，基本可以保障隧道工程所需各项检测数据的获取。探地雷达在国内隧道工程中的应用已逐渐被重视和发展，探地雷达功能的完善性是其他仪器所无法比拟的。
1.隧道衬砌结构检测
隧道工程施工中，在加固处理拱顶空洞病害泵送混凝土过程中，往往会因机械设备所造成的压力过大造成衬砌结构的破坏，如不及时进行检测与修复，必然会留下隧道工程施工安全隐患。衬砌结构经常会由于岩体受力断裂而出现小型断裂的现象，由于衬砌结构裂隙内有不同成份、不均匀的填充物，与周边围岩形成电性差异，因此具有采用地球物理探测的基础，而探地雷达则是有效实现衬砌结构检测的主要仪器之一。探地雷达有效应用了 现代 非侵入性探测技术，通过发射高频的电磁波，以宽频带短脉冲形式获取相应的衬砌结构小型断裂的相关检测数据，并且具有较高的准确性和真实性。如果在隧道衬砌结构的检测中，难以全面掌握小型断裂部分的位置及危害性，必然导致隧道工程在建设或使用过程中出现塌方的现象，其所造成的 经济 问题和社会危害是难以估量的。隧道工程中对于衬砌结构的检测，关系到隧道工程的施工安全，以及隧道的使用性能等诸多问题，必须引起工程施工单位与监理单位的高度重视。
2.隧道初衬与围岩间脱空的检测
探地雷达在对隧道初衬与围岩间脱空进行检测时，主要是应用在岩层中透射的原理，遇反射目标后返回地面，由接收天线接收而获取相应的各项数据。如果隧道衬砌无缺陷，隧道初衬结构雷达波形特征，电磁波在地层同一界面中的传播是不断衰减的，然而当进入另一界面时，由于介质介电常数之间存在的差异，因此所产生的反射波也会有所变化，这种反射波的变化不是很强，但是当将其反映在雷达图像中则会观察到明显的不同。探地雷达对隧道初衬与围岩间脱空的检测，对于隧道工程施工工作的安全开展和进行是很重要的。如果隧道初衬围岩间存在脱空的现象，而在工程检测中未能及时的发现，进而制定相应的技术措施和手段，必然会影响到隧道工程施工人员的生命安全，以及整个隧道工程项目的建设进度和工程质量。在隧道工程建设中，在应用探地雷达隧道初衬与围岩间脱空的检测中一定要注意对各项数据的分析和研究，进而制定出完善、合理、科学的施工计划和方案。
五、结束语
探地雷达在岩土工程勘察过程中的应用具有重要意义。探地雷达科学技术含量高，勘察精度和深度满足岩土工程勘察需要，合理利用探地雷达勘察技术有利于提高工程施工水平，保障工程建设质量。
参考文献：
[1]白冰，周健.探地雷达测试技术发展概况及其应用现状[J].岩石力学与工程学报，2001，20(4)：527-531.
[2]张皓，高继武.探讨探地雷达测试技术的实际应用[J].房地产导刊，2014，(17)：118-118
[3]徐志建.关于岩土工程检测中对探地雷达技术的应用分析研究[J].价值工程，2010，29(23)：64-64..
论文作者:袁培民, 刘延东, 薛永恒
论文发表刊物:《基层建设》2015年24期供稿
论文发表时间:2016/3/22
标签：隧道论文; 工程论文; 反射论文; 地层论文; 围岩论文; 岩土论文; 结构论文; 《基层建设》2015年24期供稿论文;