内容发布更新时间 : 2024/5/1 12:44:45星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

1、地质雷达法的原理

地质雷达法是一种用于确定地下介质分布的光谱（1MHz～1GHz）电磁技术。地质雷达利用一个天线发射高频宽频带电磁波，另一个天线接收来自地下介质界面的反射波。电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性质及几何形态而变化。因此，可根据接收到波的旅行时间（亦称双程走时）、幅度与波形资料，可推断介质的结构。

实测时将雷达的发射和接收天线密贴于喷层表面，雷达波通过天线进入混凝土衬砌中，遇到钢筋、钢拱架、材质有差别的混凝土、混凝土中间的不连续面、混凝土与空气分界面、混凝土与岩石分界面、岩石中的裂面等产生反射，接收天线接收到反射波，测出反射波的入射、反射双向走时，就可计算出反射波走过的路程长度，从而求出天线距反射面的距离D，即有下式：

D=V·Δt/2

式中：D――天线到反射面的距离，km；

Δt――雷达波从发射至接收到反射波的走时，用ns（纳秒，1ns=10-9秒）计；

V――雷达波的行走速度，km/s。

可以用几何光学的概念来看待直线传播

雷达波的透射和反射，即有下式：V=C0/ε

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式中：C0――雷达波在空气中的传播速度，30cm/ns；

ε――介电常数，由波所通过的物质决定。即物体中的雷达波速由其介电常数决定。如空气的ε=1，水的ε=81，混凝土的ε=4～10。

实际上，雷达波之所以会在物体界面产生反射，是因为界面两侧物质介电常数不同。

ErEr 发射电磁波 无载波脉冲源 输出显示 分析计算处理 后反射、散射脉冲 时域接收机 接收电磁波 雷达探测原理示意图 雷达天线可沿所测测线连续滑动，所测的每个测点的时间曲线可以汇成时间剖面图像。从一个测点的反射波时间曲线上去判别哪一个波反映什么是困难的，但多个测点资料汇成的时间剖面，各测点接收到的同一反射面的反射波汇面一定图像，就能直观地反映出各种不同的反射面。例如，一个与测量平面近于平行的反射面，如衬砌的外缘面，在时间剖面上就是与时间0基线近于平行的线；衬砌与岩体交界面的起伏（反映了衬砌厚薄变化）表现为有起伏的图像；钢拱架的反射图像可能是一双曲线，在彩色或黑色灰度的图上也可能呈现一个个圆点；突入衬砌中的小块岩石、衬砌背后的空洞、两层衬砌间的空隙则多呈双曲线图像。根据这些图像即可辩别不同的物体。时间剖面图像是探地雷达成果的基本图件，其横座标为测点位置，纵座标为雷达波反射走时，可以用黑白波型图像（波形图变面积黑白显示）、黑白灰度显示、彩色色块显示等形式。可以用专用分析软件对所测图象进行分析。 2、现场检测程序

1．测线布置

（1）隧道施工过程中质量检测以纵向布线为主，横向布为辅。纵向布线的位置应在隧道拱顶、左右拱腰、左右边墙和隧底各布1条；横向布线可按检测内容和要求布设线距，一般情况线距8～12m；采用点测时每断面不小于6个点。检测中发现不合格地段应加密测线或测点。

（2）隧道竣工验收时质量检测应纵向布线，必要时可横向布线。纵向布线的位置应在隧道拱顶、左右拱腰和左右边墙各布1条；横向布线线距8～12m；采用点测时每断面不少于5个点。需确定回填空洞规模和范围时，应加密测线或测点。

（3）三车道隧道应在隧道拱顶部位增加2条测线。 （4）测线每5～10m应有一里程标记。 2．介质参数标定

（1）检测前应对衬砌混凝土的介电常数或电磁波速做现场标定，且每座隧道应不少于1处，每处实测不少于3次，取平均值为该隧道的介电常数或电磁波速。当隧道长度大于3km、衬砌材料或含水量变化较大时，应适当增加标定点数。

（2）标定方法：①在已知厚度部位或材料与隧道相同的其他预制件上测量；②在洞口或洞内避车洞处使用双天线直达波法测量；③钻孔实测。

（3）求取参数时应具备以下条件：①标定目标体的厚度一般不小于15cm，且厚度已知；②标定记录中界面反射信号应清晰、准确。

（4）标定结果应按下式计算：

?0.3t??r????2d?2

??2d?109 t式中：?r—相对介电常数 ；