摘要：地质雷达可以快速准确的检测出隧道中存在的各种问题，尤其是对于各种衬砌检测中经常发生的问题有极其显著的效果，提供了客观可靠的隧道检测数据，为隧道的安全状态提供了有力的证明。然而在现实生活中，仅仅依靠检测数据仍然不是十分可靠，还需要对隧道的施工工艺有一个清晰明了的认识，并将雷达检测的相关资料相结合来做出最优的判断。
关键词：地质雷达；病害隧道；检测技术
引言
现如今，地质雷达检测技术已经被应用于隧道工程检测中，在实际应用中，首先需要合理选择以期设备和监测参数，通过对检测结果继续详细分析，能够准确确定隧道施工中的质量问题，为施工提供依据，保证隧道工程建设使用安全性和耐久性。
1地质雷达工作原理及应用
1.1 地质雷达工作原理
探地雷达的工作原理是探测高频电磁脉冲的反射波。它是一种电磁波检测技术。它利用电磁波信号的特性来检测其在物体中的传播。它广泛应用于大面积、复杂物体、中等精度和快速检测。探地雷达主要由两个主要控制装置和天线组成。主机用来控制和提供信号，而天线用来传输和接收高频电磁信号。天线发射的电磁波具有在有耗介质中传播的特性，当遇到不均匀的界面时，会反射一些电磁波，而由测量介质决定的介电常数则决定其反射系数。磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形随着所通过介质的电性及几何形态的变化而变化，通过天线接收反射的电磁波，并以特定的数据格式存储和记录。然后利用该软件处理电磁波的差异和变化，可以反映图像处理雷达的探测结构、形态、结构、大小、嵌入物和介质界面，实现对物体的探测和识别。
1.2地质雷达应用
二十世纪初，随着科学数据和电子技术的飞速发展，越来越多的小体积雷达一开始就需要肩扛式提升，而现在实行单一的探测和操作。从冰厚度检测（低频工作信号）到当前广泛应用范围的功能，大大提高了它们的技术指标。20世纪90年代，随着土木工程地质雷达技术的迅速发展和无损检测技术的兴起，采用了检测、精度高、效率高、简单灵活、便于野外大面积覆盖等工作。这些特点使它成为快速高效地完成隐蔽工程勘察的有效技术手段，受到工程技术人员的青睐。随着地质雷达技术的不断发展，其仪器的发展不断深化，应用范围不断扩大。目前，应用最广泛的是勘察、工程、地质、生态、环境试验、建筑结构、地质工程等领域。
2 地质雷达在隧道检测中的应用
2.1 选择适用的方法
隧道工程的地质勘察设计和施工前，必须对工作面前方和隧道周围的地质、水文情况进行详细的勘探，以前，地质的勘察技术均是使用钻探的方式，不仅会耗费大量人力和时间，当地质变化丰富，还会由于岩层的起伏不一产生巨大误差，增大工程事故发生的概率。而运用地质雷达技术进行勘查，则可较为准确地对地质情况进行预报、避免发生事故。隧道工程中地质雷达通常是用来检测溶洞、断层情况，其最重要的任务和目的之一就是清楚勘测断层内的空间分布、产状以及它规模情况。同时界面产状、性质、形状及尺寸也是会影响回波幅值及形状。例，在单波形式下，其相对入射线是处在一种理想的产状平整断层面其波形通常较为尖细，而含水的裂隙带或是破碎的断层带的波形会稍宽；溶洞或者是空洞的波形则会钝且宽缓，其边缘一般是不规则的，这是由于它的不规则外形无法集体反射而产生漫反射使时间延迟所造成的，也因为它的内部没有完全充填形成反射使得回波紧迭其后。于灰度图的方式，如相对介质中较大空洞的波长，因为空气中波速会较快，而周围介质旅行时间由较短，使得正负反射波凸弯曲，类似于抛物线。不管采用哪种方发，相同物理性质的反射波都将形成一组相似特征的组合波形。
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2.2 现场检测关键参数进行确定及数据处理
在试验前，应对衬砌混凝土的介电常数和电磁波进行有效的现场评估，以保证已知厚度，有效地检测隧道的嵌入情况，同时也通过现场钻孔进行检测。
2.3时窗及扫描样点的确认
在现场检测过程中，需要设置检测窗口和扫描点等相关参数。时间窗的基本尺寸对雷达探测深度起着决定性的作用，如果选择大或小的深度探测，都将无法有效地探测深度信息，从而大大降低了垂直分辨率。
2.4数据分析与处理
雷达探测利用电磁波的方式对物体展开探测，根据电磁波探测将数据传输到信息接受端口，及时对数据进行记录以及解释。在实际地质勘察中，地质雷达勘测需要将勘察数据资料详细记录，将其中的数据进行全面解释，利用数据分析的方式分析出其中的地质特点以及属性，地质雷达勘察中主要包含隧道中的掌子面检测、地质属性等方面的勘察等，利用综合手段对其进行全面分析，结合数据检测作出正确的判断。根据地质雷达勘察中的资料进行合理分析与解释，才能分析出其中出现的状况或是问题等。利用雷达探测中出现的问题以及雷达本身电磁波的强弱变化等因素对检测的地质状态进行分析，及时作出正确推理与诊断。
2.5 隧道检测中目标波组的具体识别
2.5.1 混凝土中的钢结构波形特点
金属与周围混凝土的介电常数相差很大，电磁波的反射强度也很大。如果目标是钢，信号会反射回来。采用高频天线检测钢拱形态反射弧清晰，呈伞状，三轴振动反射和相相位特征非常相似。
2.5.2衬砌厚度及空洞的波形特点
衬砌与围岩之间有一个洞，与混凝土和围岩的波阻力不同，反射波很强，位置相对清晰。较为典型的地质雷达衬砌的具体图像。隧道地质雷达检测技术的广泛推广使用，但在实践中仍然存在很多问题，因为地质雷达探测不均匀情况存在于支撑表面的过程，这会带来一定的误差记录和试验结果，对以后的数据的影响。因此，在检测过程中，必须对天线和衬砌进行密封，最大限度地保持移动速度的同步。在选择两层厚度和介电常数的介电常数时，必须对衬砌混凝土的介电常数进行有效的检测。
2.6数据分析及解释
地质雷达天线采集到的信号，其中包含很多干扰波，使雷达图像很多有用信息被覆盖，不能清晰的反应目标体。另外电磁波在传播过程中会有不同程度的衰减，导致天线接收到的反射波与原始波形产生差异，因此需要借助计算机进行有效处理，为使数据解释更加正确。将采集的地质雷达数据传至计算机中，应用IDSP6软件进行处理，通过滤波、反褶积等处理达到突出有效信息，压制干扰波的目的，通过雷达波形图提取有效信息，判定隧道衬砌质量病害。
结论：
总之，地质雷达是一种新的无损检测技术，只有全面了解影响衬砌检测的因素，才能更好地应用新技术在具体工作中，充分掌握衬砌结构。因此，今后，除了理论外，还应在实际应用中，对施工过程和试验本身进行一些探索，结合检测结果指导施工，提高真实性和可靠性的应用。地质雷达探测技术在隧道检测中的应用，可以快速、有效地实现无效的范围、衬砌开裂、衬砌厚度检测，在施工中能及时有效的加固措施，避免事故的发生，消除事故隐患提供科学依据，确保正常运行和隧道的安全使用。
参考文献：
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论文作者:于广义,王鑫
论文发表刊物:《基层建设》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/4
标签：地质论文; 隧道论文; 电磁波论文; 反射论文; 波形论文; 数据论文; 天线论文; 《基层建设》2017年第27期论文;