阐述地质雷达工作原理及数据分析

由于隧道工程具有改善线性和增强经营效益等诸多特征，所以，目前急需要一种安全系数高、切实可行的方法全面检测隧道整体结构；笔者认为，应采用地质雷达的探测技术，因为其具有较高的分辨率和准确率，而且速度快、效果高，能够及时的对公路隧道进行全方位的检测，应大力推广这一技术。

1、隧道病害的成因分析 1.1隧道病害的種类

隧道的病害种类主要有：有害气体、突水涌水、坡体滑移、衬砌破碎、地表变形、基地下沉。

1.2隧道病害的成因分析

关于隧道病害的成因有两点，一方面可归结于自然因素，另一方面则是人为因素。

一系列自然灾害，像断层破碎带、裂隙发育带、熔岩地层等，难免造成隧道病害。此外，还有风化变质岩地带、渗水积水带、软弱地层、斜坡滑坡构造带、岩堆坍塌等。有些隧道建设地形极其复杂，受自然灾害影响较严重，不仅软岩层位于地层交替更迭，而且破碎带穿越断层形成导水带，经常涌水严重影响了隧道，形成病害，阻碍了隧道的正常建设及投入使用。

当然，除了自然因素还有一系列人为因素影响。首先，是隧道路线的选择问题。只有经过实地考察、实地探测才能了解地形，明确隧道工程进程。其次，设计的不合理、施工出现问题以及后期的维护不当等都是人为造成病害的因素。所以，选址首先要排除一系列自然因素的影响，尽可能涉及完善的路线与施工措施，对于建设过程中一系列意外情况，应及时做好防御措施。尽量避免人为因素造成的隧道病害。

2、地质雷达的工作原理

地质雷达作为一种电磁技术，可以对地下的不可见目标进行定位。 其工作原理是：以高频电磁波的脉冲形式，通过电线定向传入地下，反射回地面的电磁波被地面仪器接收。由于，地下各种不可见目标的不同，病害的类型

也不同，那么电磁波到达之后会反射回不同的形式。再根据其返回波的性质进行分析，得到地底隧道病害的真实情况。

地质雷达并不适用于所有类型的病害检测，其必须要具备一定的基础条件，即衬砌或岩体中存在的孔洞与周围物质的相对介电常数差异较大。此外，我们还可以根据病害的时间，将病害类型的检测分为建设之前和后期维护，即地质的超前报告以及隧道健康监测。只有两种检测同时应用，才能有效的施工建设，并且在建设中、完工后避免意外，从而保障隧道运营的安全。

3、地质雷达数据分析 3.1隧道衬砌厚度检测

要想保证隧道承载力和使用寿命，其衬砌厚度十分重要。一般选用SIR-20型地质雷达，方法为五侧线法。由于二衬、初支以及围岩间组成不同，有着差别很大的介电常数，可根据反射界面的形成判断。

3.2混凝土裂缝检测

一般混凝土出现裂缝，反射波层面会形成中断，出现较明显的异型区。其会形成一种纵向上波形变化，且反射波不规则与周围波形相异。

3.3回归欠实检测

回归欠实是严重威胁隧道质量的隐患，其在雷达图像往往出现杂乱的波形。由于反射振幅不稳定，相位差明显。

3.4脱空区检测

脱空区作为常见病害，相对来说比较容易判断。一般表现为反射波正反相间，并且出现先蓝后红的波相，所以脱空区位置十分明显，容易辨识。

4、病害预测、检测及注意事项 4.1隧道病害的预测和检测

在病害的预测方面，主要在施工之前，针对隧道建设地的基础预测，包括一系列自然灾害病害的检测。即隧道前方是否存在断层、节理裂隙或者是岩溶突水。因而可以在施工前采取预防措施，制定相应的施工计划。我们应掌握返回波形特征，正确判断病害原因。一方面，含水层面振幅反射较强，则滤掉大部分高频电磁波，只留下低频电磁波，并且可见脉冲周期明显变长。这是掌子面前为小断层

涌水层。另一方面，断层界面电磁波反射强烈，高频部分衰减快，波幅逐渐增强即出现了断层破碎带。

完成的隧道需要经定期健康诊断。将检测结果做分析报告，有助于维护隧道的健康运营，或者即使提出病害整改措施，保障其安全性。关于施工的选材问题，若水泥标准达不到要求，或其于混凝土的混合比例不恰当都不能完成相应的建筑目标。地质雷达的检测，用于其内部结构的明确分析，及时得到隧道病害的情况，方便立即采取措施维护其健康运用。

4.2地质雷达检测隧道病害的注意事项

由于地质雷达检测目的不同，所以对其线路设置要求颇高。测线的布置应符合检测要求，岩隧道纵向分布。天线的选择应适合。若天线频率低，那么，相应的分辨率及精度就会低，但其能探测更深的深度。这就要利用实际的探测目标，精度的考量和深度的选取。此外，采用屏蔽天线，能很好的消除施工背景的影响。在地质雷达探测过程中，检测参数设置及图像后期处理分析都是值得注意的。一方面，在采用地质雷达监测前，对参数进行设定，包括时间窗口、扫描频率等。还有其它像扫描点数、增益点等都影响着检测的质量。而且，图像后处理，可以改善数据质量，准确反映检测结构，这也是不可忽视的问题。

5、结束语

隧道病害在一定程度上阻碍着隧道建设的顺利进行，这是交通业发展中不可忽视的大问题。这关系着其运营的正常、行业的健康发展。隧道建设的安全性更是我们无法忽视的一个问题。这关系着一个国家的安全发展。而地质雷达的广泛应用，在很大的程度上给出了隧道质量的精确考察，避免了隧道建设过程中的一些弊端，对其安全性做出了全面评价，保障了其投入使用的安全性。

虽然，现阶段地质雷达并不能对所有的隧道病害进行检查，我们还是会在隧道建设时受到一系列阻碍，而地质雷达依旧在发展中不断完善，这些问题，相信也能随之解决。当然，随着科技的不断发展与进步，公路隧道建设的标准也越来高。这就不断要求我们，寻求更好的办法避免一系列隧道病害，保障工程的安全实施。这对相关行业来说更是一个挑战，只有在技术上不断突破，我们才能克服种种困难。随着地质雷达的不断发展与完善，很多问题都期待着被很好的解决，不论是在超前预测还是在后期的健康检查。这样就可保障隧道工程建设更好的实施。

参考文献：

[1] 王亮，王绪本，李正文.地质雷达方法检测隧道衬砌质量研究[J]. 物探化探计算技术. 2009（06）