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【摘要】隧道作為公路與鐵路工程建設過程中一項基礎性的工程，其工程的施工質量與后續施工項目是否順利進行有著密切的聯系。地質雷達因具有高分辨率、空間與無損的優勢，稱為現階段檢測機構與建筑施工企業常應用的一種檢測技術。本文主要對地質雷達技術應用在隧道工程檢測中進行研究。

【關鍵詞】隧道工程檢測；地質雷達；應用

1引言

隨著公路和鐵路的建設力度不斷增加，全國各地的隧道工程的發展也進入了一個新的時期，隧道工程的質量檢測任務也日趨加重，隧道超前地質預報和隧道襯砌質量的檢測更是重中之重。探地雷達技術作為現代地球物理勘探技術領域最新成果的結晶，不僅可以連續測量而且不具破壞性，是一種行之有效的無損檢測技術。

2地質雷達的基本原理

地質雷達技術主要是通過電磁波技術，分析無線電波檢測地下介質分布情況，并對地下界面或人的肉眼不能看見的目標進行掃描，地質雷達的主要作用是確定其位置與內部的具體形態，屬于電磁技術的一種。電磁波的傳播取決于介質的電性，介質的電性主要有電導率μ和介電常數ε，前者主要影響電磁波的穿透（探測）深度，在電導率適中的情況下，后者決定電磁波在該物體中的傳播速度。不同的地質體（物體）具有不同的電性，因此，在不同電性的地質體的分界面上，都會產生反射。如表1，不同介質的傳輸速度與介電常數。

3地質雷達的應用與功能

3.1隧道超前地質預報

隧道施工過程中由于地質環境復雜多變，故需更快更好的查清隧道開挖面工程地質條件和水文地質條件，為隧道工程施工提供準確的地質資料，及時調整施工工藝，以降低地質災害的發生幾率。地質雷達隧道超前地質預報就是利用電磁波在不同介質的傳播速度不同，以及地質界面的反射來預報掌子面前方圍巖地質情況及富水情況，重點預報突水突泥及斷層破碎帶等不良地質的具體位置、規模及影響程度。

3.2隧道初支與二襯檢測

在實際開展襯砌的相關施工項目過程中，需要噴錨初期支護作為主要受力結構，二次模筑混凝土襯砌主要作為安全儲備和防水等用。因此初期支護的噴射混凝土層厚度檢測是十分重要的，但目前隧道襯砌檢測中，因噴層薄（僅5～20cm），檢測噴層厚度的不多，難度也很大。而襯砌質量的檢測也是重中之重。在解決隧道襯砌質量檢測的問題中，我國的工程技術人員以往通常使用穩態面波法、超聲波法和鉆孔取芯法，但是這三種方法都不同程度的存在一些弊端，鉆孔取芯法具有破壞性且以點蓋面，超聲波和穩態面波法工作效率低，無法連續測量。探地雷達技術作為現代地球物理勘探技術領域最新成果的結晶，不僅可以連續測量而且不具破壞性，是一種行之有效的無損檢測技術。

4應用實例

4.1隧道超前地質預報實例

杉杉木崗隧道為單向雙洞公路，單拱長隧道，隧道界面尺寸采用半圓拱型，此次超前預報掌子面里程樁號為K21+519，掌子面圍巖以泥巖及砂巖為主，巖體呈強～中風化。巖體完整性差，巖體風化差異較大；節理裂隙較發育、巖體較破碎、強度低，多呈碎裂狀及碎塊狀結構，巖體層間存在砂巖及泥巖互層現象，巖體層間結合力差，地下水較豐富，主要以基巖裂隙水為主，掌子面拱頂出水呈淋雨狀～股狀流水現象，右側呈滲水狀出水現象，受地質構造影響，巖體自穩能力差，開挖過后建議及時支護，避免發生坍塌。為了了解和判斷掌子面前方一定距離內不良地質的性質、位置、寬度和影響隧道的長度，由此判斷地下水情況、圍巖級別和對施工的影響。（1）掌子面前方0～200ns時窗區段內（對應樁號K21+519～K21+529，參考電磁波波速為0.1m/ns，下同）：該區段電磁波信號總體較為規律，同相軸較為連續，局部地區呈斷續狀分布，反射信號以中～低頻率信號為主，信號振幅偏強，且存在低頻振蕩特征，局部地區頻率較高振幅較弱；初步判斷掌子面前方圍巖以泥巖及砂巖為主，巖體節理裂隙發育、較為破碎、強度較低，總體裂隙含水較為豐富。其中掌子面前方50ns深度（對應樁號K21+521.5）范圍存在一條斜向貫穿裂隙，裂隙富水性較強，掌子面前方160ns深度（對應樁號K21+527）左側含水較為嚴重，裂隙富水性較強。巖層完整性自穩性較差，注意層間的軟弱泥夾層。（2）掌子面前方200～400ns時窗區段內（對應樁號K21+529～K21+539，參考電磁波波速為0.1m/ns）：該區段電磁波信號同相軸較為連續，振幅較強，反射信號以低頻率信號為主，且存在強烈的振蕩衰減特征；結合電磁波反射波形特征及相關地勘資料，初步判斷掌子面前方圍巖該區段含水量豐富。

4.2隧道初支與二襯檢測實例

隧道初支檢測主要是檢測隧道的初期支護與圍巖接觸情況。襯砌背后無空隙，混凝土與圍巖密貼較好則為接觸良好。當噴混凝土背后回填不密實，混凝土與圍巖之間有空隙時，由于空氣與混凝土介電常數差別較大，電磁波在噴混凝土與空氣之間將產生強反射信號。當空洞比較大時，圍巖界面清晰可見，在地質雷達剖面圖上主要表現為在噴混凝土層以下出現多次反射波，同相軸呈弧形，并與相鄰道之間發生相位錯位，且其能量明顯增強。圖1為某隧道右拱腰位置初支檢測數據，可以很明顯的格柵拱架位置，以及初期支護背后空洞。通過準確實測襯砌界面反射信號的反射時間，可以準確得出襯砌厚度值，從雷達圖像中可以看見襯砌厚度變化情況。此次檢測二次襯砌與初次支護的分界面并不特別明顯，原因有兩點：①二次襯砌與初次支護之間的界面結合質量較好；②二次襯砌混凝土未達固結期。

5結語

綜上所述，在隧道工程檢測的過程中，應用地質雷達技術，對隧道超前地質預報以及隧道的襯砌進行掃描，相關的工作人員可以根據雷達掃描的成果圖，確認隧道存在的地質不良體隱患以及襯砌其厚度、脫空程度與密實度，同時還可以對其工程整體的施工質量進行有效的探測，確保后續隧道使用的安全性。

參考文獻

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作者：李如 單位：江西省地質礦產勘查開發局水文地質工程地質大隊