《探地雷达的工作原理和检测应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《探地雷达的工作原理和检测应用（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、具中的光纤碎末和粉尘。熔接机使用寿命一般约2 000次, 要求每次放电熔接 20 次后须运行清洗程序来清洁电极, 电极使用时间较长会有一层灰垢导致放电电流过大, 这样既影响电极使用寿命又使得 熔接损耗无法控制, 可拆下电极用酒精轻轻擦拭后再重新装入机器并放电检验, 如若放电电流仍然偏大, 则须重新更换电极。端面切割刀具也要经常检 验。在熔接机处于良好状态而损耗一直偏大时, 可能是由于刀具问题引起, 须及时更换刀片或更换与光纤型号相符合的刀具。4? 结束语光纤熔接损耗指标是光缆工程施工中应重视的 一项参数, 降低接头损耗可以有效减小光缆线路的传输损耗, 从而增大传输距离改善传输质量, 这是光纤通
2、信网的基础, 控制好这一基本指标是保证通信 事业高质量发展的重要环节。收稿日期: 20021024探地雷达的工作原理和检测应用张玉海( 中铁十二局集团有限公司? 太原? 030024)? ? 摘? 要? 探地雷达是一种高科技无损检测设备, 具有其它检测设备无法比拟的优越性。详细介绍了 RIS2K探地雷达及其对隧道、 桥梁、 路基等工程的检测应用, 实践表明这种仪器能更加方便地了解结构内部的情况, 更加形象直观地控制工程质量。关键词? 无损检测? 探地雷达? 天线阵? 电磁波? 介质? 孔洞? ? 自改革开放以来, 随着国民经济持续稳定向前发展, 工程建设项目大幅上升, 人们对工程质量也日益关注
3、, 传统的检测手段已远远落后于现有的施工水平, 先进的检测技术便应运而生。探地雷达是一 种采用高科技手段, 具有高分辨率、 高准确率、 快速、方便、 高效等特点的无损检测设备, 经过长期实践和不断发展, 现已形成一套完整的检测系统。1? RIS2K 探地雷达意大利生产 RIS2K探地雷达是一种高科技无损检测设备, 由现场采集单元、 发射和接收天线、 后 处理软件 3 部分组成, 配备有 80 MHz、 600 MHz、1 600 Mhz 低、 中、 高频率的单天线和 HIRESS 天线阵, IDSGRED/ IN/ ROAD 软件。HIRES 天线阵是由 4个1 600 Mhz 的单天线组成的
4、天线阵, 有 7 个通道, 能够检测不同层次的目标体, 600 Mhz 和 1 600 MHz2个单天线可以组成 3 通道的天线阵, 也能够检测不同层次的目标体。80 MHz 天线测深 30 m, 600MHz 天线测深 2 m, 1 600 Mhz 天线测深 0?5 m,HIRESS 天线阵测深 0?5 m。频率高的天线发射雷达波主频高, 分辨率高, 穿透距离浅; 频率低的天线发射雷达波主频低, 分辨率低, 穿透距离深。实际检测中应根据拟检测深度来选择天线频率。RIS2K 探地雷达的特性: 使用 AUCU3 三通道主机, 能同时连接 3个单天线, 兼顾单天线和天线阵, 一次扫描可以同时检测浅
5、层和深层目标, 可以大量节约测量工程的人力和物力。选用高、 中、 低频天 线, 可以检测深浅不同层次的目标。后期分析软件可以对波形自动分析、 合成, 并绘制检测图。在后期分析处理时, 软件的自动化水平高, 避免了人工分析雷达图的繁琐和可能引起的误差。运用探地雷达能够快速、 准确、 形象、 直观地检测工程质量。探地雷达方法是一种地球物理的检测方法, 是20世纪 70 年代发展起来的一种用于确定地下介质70铁道建筑技术? RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY? 2003(4)?其 ? 它?分布的广谱电磁法, 依据电磁脉冲在地下传播的原理进行工作, 电磁波由地面的发射天线在
6、向地下传播的过程中, 当遇到存在电性差异的地下目标, 如管 线、 空洞、 水、 分界面等时, 电磁波发生反射, 由地面的接收天线接收, 通过对接收到的雷达波进行处理和分析, 形成波的双程走时与检测深度的平面图形( 图 1) , 便可推断地下目标体的空间位置、 结构、 电 性和几何形态, 从而完成对隐蔽物的探测。图 1? 探地雷达工作原理?2? 检测应用探地雷达能够检测隧道的衬砌厚度, 施工时塌方位置及处理情况、 衬砌后面是否有脱空现象, 实施掌子面前方短距离超前地质预报; 检测路基的填筑分层及填料的种类; 检测桥梁混凝土与钢筋情况, 检测房 建中楼板、 墙等的钢筋数量、 分布及保护层厚度; 检
7、测市政地下管线等。由于地质、 结构复杂, 形成的雷达波形千变万化, 所以波形判别上需要具体情况具体分 析。我们用 RIS2K 探地雷达检测了大量的实物, 收集了丰富的数据, 下面就对隧道、 桥、 路基、 墙、 管线现场检测过程中的实例进行详细的分析。2?1? 隧道 ( 1) 衬砌厚度检测一般沿隧道轴向检测 5 条线, 拱顶、 左右拱腰、左右边墙各布置一条测线, 这样分布检测区域, 可以迅速对隧道质量有一个全面的了解。对于在检测过 程中波形有异常的区域, 要加大检测频次。在隧道衬砌中, 混凝土与围岩衔接较好, 但由于二者的介电常数不同, 雷达波在二者界面发生反射, 对接收到的 反射波通过滤波处理
8、, 再通过后处理软件的分析, 就可读出衬砌厚度。用 600 MHz 天线对神延铁路新小则沟隧道进行雷达扫描, 从扫描图 2 看到隧道衬砌厚薄不一, 最薄处23 cm, 最厚处有 108 cm, 距测量原 点5 m 范围内有钢拱架存在。图 2? 单排拱架段衬砌厚度?( 2) 超前地质预报如果围岩中有溶洞、 地下河、 瓦斯气体等介电常数相差大的界面存在, 在雷达图上将有不同的波形出现, 否则, 雷达波形就比较均匀。下面是用 80 MHz 天线对雁门关隧道掌子面前方进行超前地质预报。检测的部位是左线 ZK108+ 806 和左线斜井ZK109+ 423 等 2 个掌子面, 测量范围达到 30 m,
9、围岩发育均匀, 无断层、 溶洞和积水, 可以按目前掘进 方法进行正常施工。( 3) 地下水检测由于隧道开挖, 破坏了地下水的流通渠道, 如果 地下水疏通不畅, 可能产生水的聚集, 形成水害。水的介电常数为 81, 是所有介质中介电常数最大的,空气的介电常数为 1, 是所有介质中介电常数最小的, 其它介质的介电常数介于 1 和 81 之间, 一般混 凝土的为13, 湿黏土的为27。当电磁波从湿黏土层进入富含水层界面时, 会产生强烈反射, 地下水往上沿岩体中节理裂隙向隧道渗漏, 地下水渗入到衬砌 中也对雷达波有明显的反射。用 600 1600MHz 天线阵在玉远公路小甸中隧道上行线 K130+ 0
10、54K130+ 069 左边墙进行了扫描, 只是局部渗水, 渗水的原因是原排水沟系统堵塞引起。 ( 4) 塌方检测由于围岩构造复杂和施工方法不恰当, 会造成隧道塌方, 在衬砌后, 通过雷达可检测出塌方的轮廓。发生塌方的地方, 雷达图象有2 个特征: ? 发生 塌方处, 岩体的表面与回填的物质有明显的界面, 在图象上可以辩认; ? 发生塌方处, 岩体有松动, 松动岩体的节理面对雷达波反射, 使塌方处岩体产生比 未塌方岩体强而深的反射图象, 塌方时回填若有空洞, 可在图象上反映。用 600 1 600 MHz 天线阵对昆禄公路大普吉隧道进行检测, 发现 K229+ 516K229+ 545 段开挖
11、过程中因局部超挖, 二衬后局部 有脱空, 后来对该段继续泵送混凝土, 最后采用水泥水玻璃双液浆和环氧树脂进行了注浆。( 5) 衬砌背后的脱空现象和孔洞71铁道建筑技术? RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY? 2003(4)?其 ? 它?当衬砌背后回填不密实时, 混凝土与围岩之间存在空隙, 电磁波在混凝土与空气之间及空气与围岩之间产生强烈的反射信号, 波形多次反射, 有明显 的波形叠加现象, 界面容易识别, 并可计算出空隙大小。波形判释时, 在计算机上用彩色色条显示图象,不同颜色色条反映不同的反射波振幅, 若反射振幅大, 则表明空洞大。隧道中超前地质预报中的溶洞 和地
12、下空洞也是用这种方法探测。用600 1 600MHz的天线阵对秦岭终南山特长隧道进行了检测。此次检测的目的是对隧道喷层厚 度以及层与围岩之间可能存在的脱空进行检测, 并对二次衬砌施工做好质量验收工作。拱顶检测情况为: 初衬厚度在 25 cm 左右, 初衬与围岩接触处凹凸不平, 且有一深度 20 40 cm, 长度 80 160 cm 孔 洞, 其余部分密实。2?2? 混凝土中钢筋分布及保护层厚度混凝土中存在钢筋, 用雷达检测时, 检测方向垂 直于钢筋, 电磁波遇到钢筋将产生连续点状强烈反射信号, 形成漂亮的双曲线, 每一双曲线代表一根钢筋。当混凝土中有钢拱时, 出现特别强的月牙形, 每一月牙代
13、表一榀钢拱。图 3 中的双曲线就是检测到 的钢拱。如果检测方向与钢筋方向平行, 反射信号是一条平行于检测方向的直线。双曲线的顶点到检测面的距离就是钢筋保护层的厚度。桥梁和混凝土 剪力墙都可以通过雷达检测钢筋的分布和数量以及保护层厚度。图 3? 混凝土梁扫描? 2?3? 路基、 路面的检测 路基和路面都是通过分层填筑和分层浇筑, 由于层与层之间存在界面, 且每层的材料、 密实度、 强度不一样, 它们的介电常数就不一样, 通过雷达可以检测出每层的厚度, 路基中有塌陷的地方也可以通 过雷达得以检测。要检测深层目标, 需用低频天线。要检测路面表层的情况, 就要用高分辨率的高频天线来检测。用600 1
14、600MHz 天线阵对太原市东山过境公路路基表层进行检测, 从检测图上可以看出, 公路表层主要有4 部分组成: 10 cm 厚的沥青面层, 20 cm 厚的基 层, 25 cm 厚的底基层, 最下面是路堤。2?4? 市政管线检测市政工程需要掌握街道下面管线的分布和数量以及准确位置。通过雷达检测, 可以很快地了解情 况, 便于处理。管线在雷达图象的典型图形是双曲线, 可以通过 AUTOCAD 软件准确、 及时地绘出管线的位置。用 600 1 600 MHz 的天线阵对街道一个 6 m? 7 m 的区域进行了 2 个方向的检测, 发现路面下0?5 1?5 m 深的范围有 4层管线。在垂直于管道方向
15、检测, 管道图形显示为向下的双曲线, 在平行于管道方向检测, 图形显示为平行管道的直线。图 4 为 地下管道的三维分布图。图 4? 地下管道的三维分布?3? 结束语检测图有很多, 这里只选典型的例子加以分析,总之, 通过应用雷达检测, 使对隐蔽工程的检测易如 反掌, 而且无损、 快速、 形象直观, 是工程检测的好帮手。探地雷达技术领先, 操作方便, 检测范围广, 给我们的质量检测工作带来很多方便, 但还有些美中不足之处。存在2 方面的问题: 一是设备自身的改造。测 量轮与天线底部不在同一平面, 存在一个剪力, 使测量轮很容易受损。所以使用时不要太压迫天线。80MHz天线比较笨重, 在隧道衬砌检测时非常吃力, 希 望生产厂家设计更灵巧的天线来代替。二是软件方面, 在市政检测时, 能检测到管线的位置, 但识别不出管线的制造材料; 在桥梁、 混凝土的检测时, 能检测出钢筋的分布和数量, 但检测不出钢筋的直径, 测不出 混凝土的强度; 在路基检测时, 能测出每层的填铺厚度, 但测不出密实度; 在图象分析方面, 没有给出参照物, 只能靠不断积累经验来提高分析图象的水平。72铁道建筑技术? RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY? 2003(4)?其 ? 它?
