地质雷达在铁路隧道衬砌质量检测中的运用探究

雷科

摘 要：地质雷达检测设备是一种无损、高效的检测手段，其原理是利用高频电磁波的传递、信号接受能力，对地质状态进行有效的反映和检测。对于铁路隧道衬砌质量检测来说，要在正式检测工作开展之前进行必要的准备工作，包括对无线传输设备类型的选择、被测地点的介电常数确定、仪器设备的检测前的检查等，在实际的应用中可以有效的实现对脱空病害、钢筋骨架位置以及衬砌基底的检验，具有重要的应用价值。

关键词：地质雷达;铁路隧道衬砌;质量检测

对于铁路隧道衬砌质量的检验方法有很多，目前较为高效的无损检测手段是地质雷达的应用，其具有检测精度较高、检测速度较快、检测操作较为方便的特点，是一种现代化的高效检测手段方式。

一、地质雷达检测原理

地质雷达的检测是利用高频电磁波的穿透反射能力，通过对地质雷达的发射和信号接受设备，实现了其在地质检测过程中的信号发射和信号接受分析的功能。高频电磁波的主频数量可以达到百兆赫以上，有些设备甚至可以达到千兆赫的主频频率，带短脉冲的宽频形式通过地面天线进入测量区域之后，对于不良的地质、不均匀的地质能够有效的接受到相关的反映信号，信号的传递时间公式为：

只要能够有效的获知不同地质条件下的电磁波传递速度就有较为准确的获得时间t的数值，一般来说其传递速度值与地质中的相对介电常数和光速有关，从而能够有效的得出特定时间下的地质情况，雷达波形记录图上各测点均以测线的铅垂方向记录波形，以波形、灰阶或彩色表示，就构成雷达剖面图。同相轴或等灰度、等色线即可形象地表征出衬砌反射面及其它特征。

二、地质雷达在铁路隧道衬砌质量检测准备

（一）天线选择

天线作为地质雷达在铁路隧道衬砌质量检测中的信号发射设备，是实现有效检验的关键设备之一，天线是决定地质雷达发射频率大小的仪器，而频率的大小在不同程度上也会影响衬砌质量检测的效果，比如高频的电磁波因为其主频的频率较高，其分辨率能够达到很高的水平，但是也因为这样的高频率电磁波的衰减速度较快，所以其能够有效测量检测的深度有限，一般适用于深度较浅的高精度地质情况检测;同时低频的天线发射系统能够发射主频频率较低的电磁波，这样的电磁波的衰减速度相对高頻电磁波来说较慢，能够有效的传递到更深层的地质深处，但是其不利之处也十分明显，这样的低频电磁波必然不能够获得较高的检测精度，不利于精确工作的开展，所以低频天线比较适用于检测深度较深，同时对检测的精度要求不高的地质检测。

（二）介电常数的确定

介电常数对于地质雷达的电磁波应用精度来说具有重要的意义，因为地质情况的确定分析就是利用地质的不同介电常数，通过计算公式测算出来的，所以确定被测目标地点的介电常数是必要的铁路隧道衬砌质量检测准备工作。根据相关的衬砌质量无损检测技术规范的指导意见可以得知，介电常数可以从其他的材料、厚度、位置等条件相同的其他材料上间接性的获得，比较准确的介电常数获取手段就是在正式的测量检测开展之前，通过对已知厚度的地质目标检测对象进行有效的介电常数标定，这样的方式可以有效提高测量精度。

（三）仪器设备的检查

在正式开展检测工作之前要对地质雷达设备仪器的检测精确度进行必要的校核，保证设备能够有效的开展各种检测工作，通过试点检测的方式，对已知检测结果的地质段数据与拟用于隧道衬砌质量检测的地质雷达检测数据进行比对，如超出地质雷达的检测精度范围。要及时的分析相关问题，必要时更换相关仪器设备，同时对检测的方法手段也能有效的检测，调整方案中存在的不良操作问题，保证实际检测工作开展中的精确度。

三、地质雷达在铁路隧道衬砌质量检测中的运用实例

通过应用地质雷达在实际的工程衬砌检验中，根据其呈现效果，能够有效的分析衬砌的运用效果，分析衬砌的实际质量水平。

（一）脱空检验

衬砌结构如果存在脱空现象，那么在地质雷达的实测显示图中，与周围没有出现脱空现象的衬砌结构相比，就会出现明显的波形突变现象，其相对幅值的变化较大，很明显的呈现出来。

（二）钢筋等金属骨架材料的位置确定

在地质雷达的实测检测显示图中，对于钢筋等金属材料的显示结果会呈现出强反射信号，一般根据钢筋、钢材类型的不同，会表现出双曲线或者月牙形态，经过相关软件程序的处理能够准确的或者衬砌结构中的钢筋以及钢材的分布位置。

（三）对于衬砌基底的检测

衬砌结构基底的质量检测，是对衬砌结构后期使用质量和使用耐久性的间接检测手段，通过对基底质量的检测，能够充分分析衬砌结构在后期的运行使用过程中，能否始终保持良好的稳定使用性能，对于基底不密实、存在空隙的状况能够充分的暴露和反映出来，一般在其质量缺陷位置会呈现出明显的波形相位的突变，对于这样的位置，可以采取有效补救方法，比如钻孔注浆法进行有效的质量补救，提高衬砌结构的性能、质量状况。

四、结语

铁路隧道衬砌质量是重要的铁路的施工控制内容，只有充分的做好相关衬砌结构的施工质量保障，才能有效提高铁路隧道部分在施工以及以后的运行使用中的安全和使用性能，极大的减少各种事故的发生，因此利用有效的质量检测手段，及早的发现相关质量问题，对于保障工程的质量具有重要的指导意义。

参考文献：

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[2] 李晋平，邵丕彦，谷牧.地质雷达在铁路隧道工程质量检测中的应用[J].中国铁道科学，2006（ 2） ： 56 - 59.