探地雷达在工程无损检测中的应用

减小字体 增大字体 作者:杨 光 金红娣 吴灿灿 曹 静  来源:www.zhonghualunwen.com  发布时间:2009-11-04 13:32:09

  近年来,随着国内经济持续稳步的快速发展,工程建设项目大的幅度增多,工程质量也成为各方日益关注的焦点问题,传统的检测手段已无法满足现有的施工水平,在此条件下,一种新的检测技术应运而生——无损检测。探地雷达作为一种直观、连续、准确、快速的非破坏性地球物理检测技术,近年来备受工程技术人员的关注,已被广泛应用于岩土工程、地基工程、隧道工程等领域,并取得阶段性的成果。
  
  一、探地基本原理
  
  探地雷达利用以宽带短脉冲形式的高频电磁波,通过天线(T)由地面送入地下,经地层或目标体反射后返回地面,然后用另一天线(R)接收(图1),脉冲波旅行时为:
  当地下介质的波速v为已知时,可根据精确测定得的走时t,由上式求出反应物的深度。波的双程走时由反射脉冲相对于发射脉冲的延时而确定。雷达图形常以脉冲反射波的波形形式记录。波形的正负峰分别以黑色和白色表示,或以灰阶或彩色表示。这样,同相轴或等灰度、等色线,即可形象地表征出地下反射界面,我们根据接收的反射回波的双程走时、幅度、相位等信息,对介质的内部结构进行准确描述。
  二、无损检测技术在工程中的应用
  (一)公路路基质量检测。路基质量是决定高等级公路质量的关键之一,路基工程质量检测技术研究的是当前高速公路质量检测与评价中亟待解决的问题。采用传统的钻探取芯、开挖抽样,再经土工试验检测,效率低、代表性差,探明缺陷的概率低,对公路的局部有破坏。雷达无损检测是一种高新技术检测,具有无损、快速、简易、精度高的突出特点。工程质量综合地球物理无损方法检测技术结合少量钻探工程岩土试验,获得目标层的物性特征、地球物理特征标志,为研究解释路基检测中获得的异常、评价路基质量提供了科学依据。路基无损检测贯穿高速公路建设及运营管理、维护的全过程,特别是在工程建设中期,采用车载测量方式对路基填筑质量进行跟踪检测,可及时发现高速公路建设中出现的质量问题,并对检测出的缺陷异常能及时治理,做到用动态、科学的手段与方法进行工程质量的监控与管理。近年来,在安徽萧县境内两国道主干线的大型互通式立交桥等工程中,应用探地雷达检测路基路面厚度、部分病害隐患,取得了有益的经验和成果。
  (二)隧道工程质量检测。在岩土介质中开挖的公路隧道,由于受经济、技术水平的制约以及施工队伍素质的影响,加之工程本身的隐蔽性质,很可能产生各种健康状态问题,如隧道衬砌厚度不足,衬砌模筑混凝土蜂窝或严重离析、空洞,在施工过程中的超欠挖,致使衬砌受力很不合理而过早开裂以及由于人为因素造成的缺陷,容易产生诸如漏水、衬砌裂损、衬砌冻害、衬砌腐蚀等一系列病害情况。而隧道衬砌的作用是为了承受围岩、地下水的压力,限制围岩向隧道内变形和防止隧道围岩的风化,有时还要承受化学物质的侵蚀。因此隧道衬砌施工质量是影响隧道整体质量的关键因素之一。隧道的施工质量控制,目前已成为隧道工程迫切需要解决的问题。然而,钻孔取芯方法不但造成结构破坏,而且随机性强,缺乏代表性。使用探地雷达对隧道进行衬砌无损检测,不仅可以直观地反映出检测衬砌厚度,而且可以检测衬砌内部缺陷及背后状况、回填密实程度,为隧道工程的质量及安全提供充分的科学依据。隧道衬砌病害在雷达时间剖面上的特征往往不是孤立的,有时几种特征同时存在,而有的特征更为突出,有的特征不明显,需要资料处理解释人员除对区域地质条件充分了解外,还必须具有丰富的现场施工实践和资料处理经验,从而可以综合各种信息去伪存真,得到衬砌围岩更为准确的地质情况。因此,利用无损、快速、直观能显示衬砌内部状态的探地雷达方法,进行隧道施工质量控制,必将大大提高公路或铁路隧道的建设质量。
  (三)房屋质量检测。目前,探地雷达技术在城市工程物探中应用的较为广泛,如工程勘察、城市管线探测、路基质量评估等方面,而将探地雷达技术应用到房屋质量鉴定中却是一个全新的课题与研究方向。近年来,居民楼、及古、旧建筑物的房屋质量鉴定工作正越来越多地开展起来,房屋鉴定中重要的一项工作就是需要进行结构的验算,而正确的结构验算需要准确地了解建筑物各构件的配筋情况,但在实际中这些古、旧建筑物往往因年代久远,未有结构图保存,或由于条件的限制不能采用传统方法检测,而利用高频探地雷达很好地解决了这一难题,并在多个实际工程中通过后期现场少量的取芯结果,雷达探测资料的解释成果均能较好地与实际情况相吻合,证实了雷达探测的可靠性。而且随着数字处理、电子

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