原理

探地雷達作為（wéi）一（yī）種地球（qiú）物理探測儀（yí）器，廣泛應用於（yú）工程質量檢測中。它是利用高頻電磁波以脈衝的形式由天線發射到（dào）被檢測的介質當中，高頻電磁（cí）波脈衝在介質中傳（chuán）播時，遇到物性差異的界麵將會產生反射，反射回來的（de）電（diàn）磁波（bō）部分被天線接收，雷達主機係（xì）統對發射和接收的電磁波進行處理分（fèn）析，得到一定深（shēn）度（dù）範（fàn）圍內探測介質的剖麵圖像。該方法（fǎ）在我國的隧道襯砌結（jié）構質（zhì）量檢測中（zhōng）得到了大量應用，探（tàn）測技術日漸成熟（shú），但由於（yú）隧（suì）道施（shī）工環境的複雜性以及工作人員對檢（jiǎn）測資料（liào）解（jiě）讀能力的不同，致使檢測結果的判釋也有所不同。因此更進一步對隧道襯砌（qì）結構質量檢測進行研究具（jù）有重要（yào）的意義。

雷達波在介（jiè）質中的傳播時間采用雙程走時表示，通（tōng）常是由接（jiē）收（shōu）的反射脈衝相對於發射脈衝的延時來確（què）定，然後（hòu）根據高頻（pín）電磁波脈衝在（zài）介質中（zhōng）的傳播速度、傳播時間，計算出目標體的埋深。雷達（dá）主機係統根據脈（mò）衝反射波的波形以圖像形式記錄下（xià）來，波形峰穀值采用黑白相間或（huò）灰階色圖的（de）同（tóng）向軸表示，通過其波形圖可形象地反映出被探測介質中反射（shè）界麵、構（gòu）造情況等。圖1為探地雷達（dá）的工作原理示意圖，測線上的每個測點位置均以鉛垂（chuí）方向記錄波形，然後由每一道波形構成雷達剖麵圖。

雷達反（fǎn）射信號的強弱取決於介質的介電常數，相鄰介（jiè）質的介電常數差異越大，反射信號越

強，差異越小，反射信號越弱。

雷達波的穿透深度和分（fèn）辨率取決於介質（zhì）屬性和（hé）高頻電磁波的發射頻率，由於雷達天線發（fā）射的高頻電磁波脈衝主要（yào）是（shì）在非理想介質中傳播，因此（cǐ）其衰減速度較快。而在相同介（jiè）質中（zhōng），高頻電磁波的穿透深度與發射頻率呈反相（xiàng）關，頻率越低，穿透深度越深，頻率越高，穿透深度越小；其圖像的分辨率則與雷達波發射頻率呈正相關，頻率越低，分辨率越低（dī），頻率越高，分辨率越高。

施工布置方法

隧道通常由洞門（mén）、襯（chèn）砌結構、仰拱、附屬設施等（děng）組成，而襯砌結構作為隧道主（zhǔ）要的承重部分，其質量的好壞直接影響到隧道能否安全施工和（hé）運（yùn）營。按照國家、行業的相關標準規範，需要對隧道襯砌（qì）結構進行質（zhì）量檢測（cè）並提交正式的檢測報告。在施工現場進行（háng）隧道襯砌結構質量檢測時，應根據檢測的需要選擇相應（yīng）的天線發射頻率，天線發射頻（pín）率越高，雷達圖像分（fèn）辨率越高，但在介質中的穿透深度就越小（xiǎo），天線發射頻率越（yuè）低，雷達圖像分辨率越低，但在介質中的穿（chuān）透深度就越大。因此，在進行施工現場檢測時，無論選擇（zé）哪種天線發射（shè）頻率，必須要保證數（shù）據有足夠的精度，圖像有足夠的分辨率，從而才（cái）能準確識別出隧道襯砌結構中的病害。常規的隧道襯砌結（jié）構質量檢（jiǎn）測需要沿著隧道縱向布置（zhì）5 條測線，即：拱頂測線，左、右拱腰測線，左、右邊牆測（cè）線。也（yě）可以根據施工現（xiàn）場實際需要，適當加密或減少測線，特別是對於有明顯重大異常的檢測段落，在橫向上也應（yīng）當布（bù）設測（cè）線，確保查（chá）清隧道內存在的異常規模和位置。

隧道襯砌結構測線布置示意（yì）圖

在隧道襯砌結構質量（liàng）檢測前，為便於對後期檢測數據的處理解釋，通（tōng）常沿著測線方向，每隔5、10 m 采用噴漆畫出相應的標記。同時在布線時還應注意周圍的環境情況（kuàng），盡量避開幹擾源，提高數據精確度，最大限度地滿足檢測要求。

檢測時，將雷達天線緊貼隧道襯砌結構表麵，沿測線方向（xiàng）勻速移（yí）動，雷達天線用於發和（hé）接收高頻（pín）電磁波，主機用於控製係統快速連（lián）續地采集數據。另外，為保證拱頂、拱腰位置的檢測工作效（xiào）率，通常（cháng）采用（yòng）裝載機搭載相關的（de）檢測工作平台或者（zhě）隧道檢測車進行（háng）檢測。由 於不同的介質在雷達波（bō）形圖上有不同的響應，雷達波形圖能夠清楚地分辨出結構內部不同（tóng）的介質，因（yīn）此可利用波形圖的不同（tóng）響應反映出隧道襯砌結構的質量特（tè）性。通常（cháng）情況下，將雷達波形圖像中振（zhèn）幅相同、同相（xiàng）軸相對連續的一組波形信號作為同（tóng）一組反射。

探地雷達資料處理解釋

襯（chèn）砌結構質量（liàng）是隧道施工質量的重要指標，直接影響隧道襯砌結構承載能力和運營壽命，是防止隧道（dào）圍岩變形（xíng）、防水保溫、保障（zhàng）安全的重要措施，因此要對隧道襯砌結構質量評價引起高度的（de）重視。在對隧道襯砌結構質（zhì）量檢測數據（jù）進行處理解釋時，主要通過2 個（gè）內容進行判識：1）初次（cì）襯（chèn）砌質量（liàng）檢測。主要是對（duì）初次襯砌結構與（yǔ）圍岩結（jié）合狀態的評價，判斷（duàn）初次襯砌（qì）回填密實度、有無脫空（kōng）、襯砌厚度、鋼拱架布（bù）設是否合理等；2）二次襯砌質量檢（jiǎn）測。主要是對（duì）二次襯砌結構質量的評價，判斷二次襯（chèn）砌結構的厚度、噴射混凝土的密實度、鋼筋布設是否合（hé）理等。

探地雷達原始數據（jù）的處理流程可以分為：數據傳輸、表頭編輯、數字濾波、零點歸位、波形增益、時深轉換、輸出（chū）圖像等。在檢測數據質量較好的情況下，可以直接根據預處理數據對結果（guǒ）進行處理解釋，但由（yóu）於隧道環境的複（fù）雜（zá）性以（yǐ）及各種幹擾源的存在，需要通過（guò）去除噪聲、帶通濾波等人為手段壓（yā）製幹擾信號，突（tū）出有用信號，對於那些無法去除的幹擾信號，在現場（chǎng）進行數據采（cǎi）集時（shí）進行標記，在數據處理解釋時應（yīng）特別注意

地雷達波形圖（tú）主要（yào）是（shì）根據波形特征、振幅強（qiáng）弱、同向軸連續性等特征來進行判釋。當初襯（chèn）結構（gòu）內部介質均（jun1）勻、膠結密實，沒（méi）有脫空離析現象時，雷達（dá）波形圖連續均一、無明顯反射（shè）響應特征。由於圍岩、襯（chèn）砌結構、鋼（gāng）拱架等介（jiè）質（zhì）屬性（xìng）存在差異，這（zhè）些差異會通過電磁波的反射在雷（léi）達波形圖上呈（chéng）現不同（tóng）的響應，隻有掌握了（le）各種介質的雷達（dá）波響應特征，才能夠對檢測結果進行判釋。根據大量雷達數據分析，對（duì）不同物性的雷達（dá）波形（xíng）圖進行分（fèn）析總結：

隧道襯（chèn）砌結構質量檢（jiǎn）測雷達波形圖