地雷达应用于隧道检测技术的波形识别

发表时间:2019/9/30 ? 来源:《建筑学研究前沿》2019年12期 ? 作者:孙以润1 代超2 杨竹3 周香4 杨珊珊5
[导读] 这一工作的开展不仅能为维护加固工作提供重要依据,同时还能印证隧道判断标准,对于经济效益和社会效益的发展将起到重要影响。
1、2、3云南云路工程检测有限公司;4身份证号码:53292819890805****;
  5身份证号码:53232219841007****
  摘要:随着近年来我国整体发展水平的提升,国家对交通行业的重视程度也有了进一步提升,隧道建设已经成为了一种常态,在目前施工技术手段提升背景下,隧道建设工作的开展已经基本摆脱了地质条件和地理未知的影响,这也推进了各种复杂隧道工程的建设和发展,这也为探地雷达技术在隧道检测中的应用提供了重要基础。在隧道检测技术中探地雷达可以更好的发挥准确性优势,在实效性全面提升背景下,利用波形识别进行隧道问题或是工程缺陷的掌握。针对这种情况,本文就将对探地雷达应用在隧道检测技术中的波形识别问题进行详细研究。
  关键词:探地雷达;隧道检测技术;波形识别
  
  
  探地雷达是上世纪七十年代出现的全新技术,主要是在场地勘查、工程质量检测和超前预报中发挥作用。基于其技术存在高效性、分辨率高的优势,所以目前在隧道脱空、回填欠实过程中可以更有效的实现问题检测。目前我国隧道基数较大,但是隧道病害问题往往集中在隧道内部结构或是背部,这也意味着我们在进行质量评定或是养护维修过程中存在明显难度,但是探地雷达技术的出现不仅能更准确的反映隧道实际情况,同时还能对病害问题进行有效分析。这一工作的开展不仅能为维护加固工作提供重要依据,同时还能印证隧道判断标准,对于经济效益和社会效益的发展将起到重要影响。
  一、雷达探底技术的主要原理
  由于工程介质的电磁存在显着的性质差异,所以电磁波在的不同借助中也会表现出不同的衰减、反射和折射规律。探地雷达的主要工作原理就是利用电磁波在工程介质中的传播,发生明显发射,从而针对反射波长和动力学特点对介质分布结构进行明确。也就是发射天线向介质进行电磁波传动,脉冲信号在不同介质工作面的基础上,会产生不同程度的反射,在相关设备作用下,通过对电磁波信号的反射,可以更准确的实现天线位置判断,这对于工作人员了解和掌握内部反射空间也有着重要影响[1]。
  二、探地雷达隧道检测数据的收集
  探地雷达具备多种频段天线,天线频率越复杂,意味着探测深度越深,但是分辨率也会出现明显下降问题,因此隧道检测工作的开展应该针对检测内容进行合理调整,从而选择更为合理的天线频率。本文主要研究的就是以美国GSSI公司生产的SIR-30E探地雷达[2]。一般情况下,在对现场数据采集过程中需要针对采集方式、增益方式、增益大小、时间窗口等进行研究。在采集工作开展前应该有效进行波速标定。隧道在进行初次勘测过程中应该借助900MHz的天线进行,主要采集形式为距离采集。时窗工作开展过程中应该针对初次厚度进行调整,通常要保证是检测深度的1.5倍。在进行扫描样点数的过程中应该尽可能选择较大值,但是在实际工作中可以发现,数据采集往往需要耗费较大时常。每秒扫描数字可以尽量选择较大值。增益方式则可以采用自动增益的方式进行,从而在后续工作中及时根据工作情况进行手动调整。增益点数则需要针对时窗大小进行合理选择。
  三、探地雷达隧道检测实例研究
  检测技术在采集之后会根据后续时间零点增益、迁移、速度分析等情况划分出不同步骤,不同的检测方式的检测目的也有所差异,比如波形变化不同、信号成分也存在较大差异。
  (一)隧道初支检测
  在斜体隧道中主要采用工型钢拱架信号方式进行信号反射,这种反射方式可以呈现伞状分布,对深部位置的信号往往会造成较大影响,由于初支和围岩产生的信号振幅强度较弱,并且波形呈现轴齐整连续性,不会表现明显畸形问题,因此分界区域会呈现紧密无缺陷问题[3]。
  (二)隧道二次衬砌检验
  隧道二级衬砌需要针对围岩级别不同进行调整,一般情况下,围岩级别可以分为一级、二级、三级水平。由于衬砌界面与围岩分层位置可以实现界面的清晰表现,不会出现强烈反射信号波形,因此在雷达检测过程中,围岩和混凝土差异性也会出现明显差异,如果二者出现差异性相同的情况,就可以针对滤波进行局部增益,在相位追踪过程中实现对分层界面的判断。衬砌工作中经常会出现缺陷问题,比如空气和混凝土的波阻抗差异性明显,反射波信号强烈,这种情况通常对下半部位的信号影响更大,位置更为清晰,可以明显对其进行辨别和判断。
  针对三级以下的软弱围岩来说,则需要在初级支护过程中适当增加的工字钢和格栅钢进行拱架支撑,在后续二衬过程中可以适当通过钢筋网的增加提升其安全性。此种情况下,雷达剖面图中的钢筋波形信号可以形成更为明确的反射弧,表现为形式为连续性的反射信号。基于施工过程中存在三角形空缺,因此在钢筋网位置上也要设置更为密切的中衬结构。如果密实位置出现空缺,其雷达信号波形必然会呈现弧形问题,这种情况下信号强烈,但是会出现明显的不连续性,反射波中存在多种波次组成,这意味着脱空情况严重[4]。
  四、探地雷达检测在隧道检测应用中的注意事项
  (一)落实多次检测数据
  在对隧道检测技术中的探地雷达进行应用过程中,需要整体进行分析检测的区域较少,检测数据的分析量也较为有限。所以在对这项技术进行落实过程中,要想进一步实现技术准确性的提升,工作人员就需要加强对多次检测工作的合理开展。比如对统一位置进行多次检测,确保后期数据准确性得到稳定性提升。此外,还要对后期维护手段和区域进行明确,只有这样才能为数据准确性提供有效帮助[5]。
  (二)关注雷达车运动均衡性的提升
  在雷达车进行隧道检车过程中,需要借助运动检测的方式进行质量检验,所以雷达车的速度往往会对检测效果产生直接影响。如果在实际检测过程中速度过慢,必然会限制检测效率的发展,并且还将大大延长检测周期,相反的,如果检测速度过快,很可能对项目进行忽略,造成检测数据的不完善性问题。所以在实际工作中相关检测人员也要加强对雷达车检测速度的合理控制[6]。通常情况下,需要对检测效率问题进行严格把控,只有检测质量合格性进行稳定提升,才能为检车工作的顺利开展奠定良好基础。
  结束语
  综上所述,虽然近年来我国整体发展技术都得到了明显提升,但是在很多细节问题上仍然存在不完善的情况,在隧道工程中检测技术的发展对于施工质量发展有着重要影响,所以怎样对其安全性进行提升也是当前需要研究的重点问题。虽然当前探地雷达技术已经有了较为显着的发展,但是在隧道检测技术中仍然存在问题,因此工作人员在后续工作中不仅要对施工质量进行提升,还应该充分强化对其技术手段,从而借助波形识别优势,更好的发挥检测性优势,虽然当前质量评定或是养护维修过程中存在明显难度,但是探地雷达技术的出现不仅能更准确的反映隧道实际情况,同时还能对病害问题进行有效分析,因此只有完善技术手段,才能实现我国交通水平的全面提升。
  参考文献
  [1]王庆.探地雷达应用于隧道检测技术的波形识别[J].工程技术研究,2017,35(9):126-127.
  [2]秦承彬.探地雷达在隧道超前地质预报与衬砌检测中的应用研究[D].四川:西南交通大学,2015,39(2):189-190.
  [3]苏国锋,昝月稳,孙文龙,等.车载GPR检测运营地铁隧道的试验研究[J].现代隧道技术,2018,55(6):170-175.
  [4]赵常要,赵守全.探地雷达技术在隧道工程结算中的应用[J].铁道勘察,2017,43(5):87-89.
  [5]刘军,杨成铭.探地雷达技术在隧道病害检测中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2016,63(7):2059-2060.
  [6]巴特尔,成凯.探地雷达在隧道衬砌质量检测中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2015,15(26):3727-3729.
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