隧道檢測(cè)方案(編輯修改稿)
2025-09-12 18:59 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 地球物理探測(cè)設(shè)備公司(GSSI)生產(chǎn)的SIR3000型地質(zhì)雷達(dá)。圖41 SIR3000型地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)原理：探地雷達(dá)是通過(guò)天線將脈沖雷達(dá)波發(fā)射入被測(cè)物體，由接收天線接收不同物理性質(zhì)物體的界面反射的雷達(dá)波，據(jù)此進(jìn)行探查。實(shí)測(cè)時(shí)將探地雷達(dá)的發(fā)射和接收天線密貼于襯砌表面，雷達(dá)波通過(guò)天線進(jìn)入混凝土襯砌中，遇到鋼筋、鋼質(zhì)拱架、材質(zhì)有差別的混凝土、混凝土中間的不連續(xù)面、混凝土與空氣分界面、混凝土與巖石分界面、巖石中的裂面等產(chǎn)生反射，接收天線接收到反射波，測(cè)出反射波的入射、反射雙向走時(shí)，就可計(jì)算出反射波走過(guò)的路程長(zhǎng)度，從而求出天線距反射面的距離D。D=V△t/2式中：D 為天線到反射面的距離；V 為雷達(dá)波的行走速度；Δt為雷達(dá)波從發(fā)射至接收到反射波的走時(shí)，用ns(納秒，1 ns=109秒)計(jì)；可以用幾何光學(xué)的概念來(lái)看待直線傳播的雷達(dá)波的透射和反射。V=C0/ε1/2其中：C0 為雷達(dá)波在空氣中的傳播速度30cm/ns；ε為介電常數(shù)，由波所通過(guò)的物質(zhì)決定。即物體中的雷達(dá)波速由其介電常數(shù)決定。 如空氣的ε空氣=1，水的ε水=81，混凝土的ε在4～6之間。實(shí)際上，雷達(dá)波之所以會(huì)在物體界面產(chǎn)生反射，是因?yàn)榻缑鎯蓚?cè)物質(zhì)介電常數(shù)不同。 圖43 雷達(dá)探測(cè)原理示意圖雷達(dá)天線可沿測(cè)線連續(xù)滑動(dòng)，所測(cè)的每個(gè)測(cè)點(diǎn)的時(shí)間曲線可以匯成時(shí)間剖面圖像。從一個(gè)測(cè)點(diǎn)的反射波時(shí)間曲線上去判別其反映出的情況是困難的，但多個(gè)測(cè)點(diǎn)資料匯成的時(shí)間剖面，各測(cè)點(diǎn)接收到的同一反射面的反射波匯成一定圖像，就能直觀地反映出各種不同的反射面。例如，一個(gè)與測(cè)量平面近于平行的反射面，如襯砌的外緣面，在時(shí)間剖面上就是與時(shí)間0基線近于平行的線；襯砌與巖體交界面的起伏(反映了襯砌厚薄變化)表現(xiàn)為有起伏的圖像；鋼質(zhì)拱架的反射圖像可能是一雙曲線，在彩色或黑白灰度的圖上也可能呈現(xiàn)一個(gè)個(gè)圓點(diǎn)；突入襯砌中的小塊巖石、襯砌背后的空洞、兩層襯砌間的空隙則多呈雙曲線圖像。根據(jù)這些圖像即可辯別不同的物體。時(shí)間剖面圖像是探地雷達(dá)成果的基本圖件，其橫座標(biāo)為測(cè)點(diǎn)位置，縱座標(biāo)為雷達(dá)波反射時(shí)?？梢杂煤诎撞ㄐ蛨D像(波形圖變面積黑白顯示)、黑白灰度顯示、彩色色塊顯示等形式。1) 測(cè)線布置檢測(cè)時(shí)在各檢測(cè)隧道段的拱頂、拱腰以及邊墻3個(gè)部位分別布置檢測(cè)剖面，拱頂、左右拱腰、左右邊墻各布置一條線，共5條測(cè)線。拱頂為各隧道的正頂部附近、拱腰為隧道的起拱線以上1m左右，邊墻為隧道的排水溝蓋板以上2m左右，如圖42所示。圖42 地質(zhì)雷達(dá)測(cè)線布置圖2) 儀器設(shè)備的參數(shù)選擇雷達(dá)是通過(guò)天線發(fā)射和接受雷達(dá)波的。頻率高的天線發(fā)射雷達(dá)波主頻高、分辨率高，但穿透深度??；頻率低的天線發(fā)射雷達(dá)波主頻低、分辨率低，但是穿透深度大。若選用600MHz天線作為工作天線，它的波長(zhǎng)約為20cm左右，檢測(cè)30～50cm厚的襯砌背后的空洞和深1～2m的坍方有足夠的分辨率；采樣最大時(shí)窗若為40ns，～2m深。但為探查深度達(dá)5m以上的情況，就要選擇低頻的天線，例如200MHz的天線。其發(fā)射和接收的波長(zhǎng)約4～5m,分辨率較低，但采樣時(shí)窗可設(shè)定在200ns以上，可探深7～8米。具體使用時(shí)可根據(jù)初期支護(hù)的情況和二次襯砌的厚度選用600MHz或900MHz的天線。3) 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集使用雷達(dá)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需將發(fā)射和接收天線與隧道襯砌表面密貼，沿測(cè)線滑動(dòng)，由雷達(dá)儀主機(jī)高速發(fā)射雷達(dá)脈沖，進(jìn)行快速連續(xù)采集。為此，需使用工作臺(tái)架，便于將天線舉起密貼襯砌。天線沿測(cè)線以1～3km/h 左右的速度滑動(dòng)。為此，利用裝載機(jī)或反鏟挖掘機(jī)搭設(shè)工作平臺(tái)。若雷達(dá)每秒發(fā)射20個(gè)脈沖，(2km/h)，則每米有測(cè)點(diǎn)35個(gè)，點(diǎn)距約3cm； 雷達(dá)時(shí)間剖面上各測(cè)點(diǎn)的位置要和隧道里程相聯(lián)系。為保證點(diǎn)位的準(zhǔn)確，在隧道壁上每5m作一標(biāo)志，標(biāo)上里程。當(dāng)天線對(duì)齊某一標(biāo)記時(shí)，由找點(diǎn)人員通報(bào)雷達(dá)儀器操作員，操作員立即向儀器
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