摘要:公路隧道是现代公路施工重要组成部分，隧道工程可靠性与否直接决定了整个公路工程的质量。因此为了确保隧道工程质量有必要完善现有检测技术，提升检测质量，及时发现潜在问题并予以解决。故本文就地质雷达检测技术在公路隧道中的检测应用进行分析，希望可以为相关机构提供科学的参考依据。
关键词:地质雷达;公路隧道;检测应用
0引言
地质雷达检测技术是当下较为新型的用于对浅层进行勘探的重要技术手段之一。基于该检测技术可以高效、无损以及不间断的对目标进行检测，从而生成实时监测图像并进行实时分析，最终得到结果更为科学合理。由于地质雷达检测技术工作可靠性高、检测精度以及样点密集、检测结果更为科学合理等因此被广泛应用于现代公路以及铁路隧道等检测领域。为了进一步推广该技术在公路隧道检测中的应用以及提升检测质量，有必要对地质雷达之一检测技术进行探讨。
1检测原理分析
地质雷达检测技术又称探地雷达检测技术，与航空雷达检测技术存在一定的相似性。主要基于高脉冲电磁波技术的反射结果从而对目标物进行检测。通常所使用的频段为106－109赫兹之间，大多以宽频短脉冲为主。自地面利用天线发射装置传送至地底，由被检测目标自己地层的界面反射后回到监测接收系统，为雷达天线接受设备接受，并对信号进行分析成像。而当该技术应用于公路隧道衬砌检测时，则主要基于天线基于介质表层相内发射一电磁波，当其遇到不同的介质时则会发生响应的反射与透射原理。反射波将会被设备接受，并用于分析。值得注意，在使用地质雷达勘测过程中，电磁波往往被近似为均匀的平面波，实际其传播速率对于高阻媒介中与媒介的介电常数等有关。因此在用于对隧道衬砌混凝土进行检测时，电磁波的传输速率和衬砌媒介的相对介电常数密不可分，不同的媒介其介电常数以及反射系数均不同。实际运维电磁波的实际反射系数和界面两侧的媒介相对介电常数有关，两者差异越大则反射系数越高，因此所接受到的反射信号也就越强，最终分析成像也就越具体。
2地质雷达检测应用分析
2．1设备选择
主机系统选择:目前用于检测的雷达型号较多，国外的主要由美国的SIR系统、加拿大的EKKO型以及意大利的RIS型，而国内主要为LTD型等等。相较于各个国家产的雷达系统，其中美国产的SIR－20型探地雷达，最高扫描速率可以达到每秒八百次，设备更为先进，引导了该行业的发展。雷达天线选择:实际天线的型号规格与工程所需探测的目标的深度以及大小有关。往往频率越高的天线其可探测深度越低，但分辨率越高。在对隧道初期支护表面进行检测时，往往选择频率在400～900Hz之间的天线，而对于二次衬砌的隧道表面进行检测时则普遍选用200～400Hz的天线。
2．2公路隧道测线布置策略
通常公路隧道探测布线大都要求沿着隧道纵向进行布线，测线位置应当与实际工程要求相配合，如若现场无特殊要求，通常采用下图方式进行布线。
2．3数据采集
在进行数据采集与分析时，如若相关参数设置不合理，则最终分析成像也会更模糊，最终结果也将更偏离实际。因此在现场务必对相关工作参数进行采集与分析。首先应当依据所需要探测的深度以及相关介质的速度对时窗长度进行估计;其次工作方式也应当进行设置，连续扫描探测、共中心点探测、单点探测以及透视探测等不同的探测环境应当选用合适的探测方式;滤波器设置主要包括手动以及自动两种方式，一般无特殊要求通常采用自动探测方式。而当需要手动介入进行调校时，又分为高通与低通两种模式，高通截止频率往往设计为中心工作频率的1/4，比如对于频率为400Hz的天线，其高通设置往往在100Hz左右即可;而相对于的低通设置频率则为中心频率的两倍，即800Hz。实际当成像结果不够清晰时，最终结果依然存在噪点以及其它干扰信号时可以选用滤波器对信号进行处理，将低通变低、高通变高，如若滤波器工作强度过高，导致有用的信号被过滤掉，信号出现明显的偏离与失真情况时，则可以进行反向调节，从而进一步扩增通过的信号宽度。增益调试，主要分为自动与手动两种模式，通常以手动为主。直达波和反射波位置的选择与调试，直达波应当调校为是与范围中的顶端位置，如若位置调校不合理则可能无法得到完整的回波图。
2．4数据处理与分析
预处理与滤波分析是地质雷达处理数据的主要步骤，前者主要是对数据文件的标题、内容、标记、、信号等数据进行校验与核准，而后者则主要用于对噪声与信号滤除，从而在雷达图中对干扰信号进行进一步的压制，对异常以及有用的信息进行突出，达到更好的解释效果。实际当工作量过大过着对于采集速度哟较高的要求时，可以采用分段裁切后跟踪反射层方式进行处理，提高整个系统工作效率。
3图像分析
衬砌厚度识别，基于探地雷达所检测到的结果大都利用检测目标体的电性差异实现。所以，电磁波在沿着隧道的径向方向传播的过程中，依据二次衬砌、初期支护与围岩的电性等的不同而得到的反射信号构成的反射截面，可以用于分析衬砌厚度的主要依据。混凝土脱空与不密实判定，实际当混凝土施工中存在脱空情况是，运维衬砌、围岩与空气的电性等的不同，电磁波往往会在脱空的上下层之间得到一个明显的反射信号，从而构成相对连续的提升能量的反射同向轴。依据电磁波在脱空区域的传播时间可以初步判定脱空的深度情况。而当衬砌的混凝土密度不够严实或者其背后回填不到位，则电磁波会在不密实空间得到多个反射信号，实际接收到的信号也杂乱无章、错段反射。
4结束语
公路隧道工程是现代公路施工经常遇到的问题，确保公路隧道施工质量对于提升整个公路工程质量具有重要意义。无损检测是公路隧道验收的重要环节，相较于传统的过程验收模式，无损检测技术可以有效发现工程中潜在的问题，并及时采取有效措施进行解决。而地质雷达技术是目前应用最为广泛的公路隧道检测技术之一，基于该技术可以在不破坏隧道结构的情况下达到需求检测目的。本文对地质雷达检测技术原理进行分析，并就设备选型、布线原则、数据的采集、处理、分析以及图像的处理分析等多个方面探讨了地质雷达检测技术的整个应用过程。未来随着隧道施工项目越来越多，对于工程质量要求势必也越来越高，对于相关从业人员应当坚持不断学习，积极提升自我，从而为我国隧道检测事业做出应有的贡献。
参考文献:
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作者:赵恒 单位:贵州联建土木工程质量检测监控中心有限公司
