Page 61 - 无损检测2025年第四期

王 斌：
SIR-4000 型地质雷达在隧道衬砌质量无损检测中的应用

50 按一定比例拌合而成，完全依靠自身的材料强度来
40 承受荷载和提供结构的整体性。为便于表述，将该
时间/ns 30 隧道里程桩号记作A1，A2，A3。使用地质雷达技术，
大仓山隧道衬砌厚度检测与设计厚度的对比如图8
20
10 60
空洞雷达
0 50
衬砌厚度/cm 30
910 920 930 940 950 40
里程/m
图 6 空洞雷达图谱示意
由图4~6可知，不同探测里程的图像中，能够 20
设计厚度 拱顶厚度
清晰显示出该隧道衬砌存在程度不等的脱空、不密 10 左拱腰厚度 右拱腰厚度
实及空洞现象，衬砌界面反射信号强，展现出典型的 0 30 60 90 120 150 180 210 240
孤立体相位特征。其中，脱空的雷达图像呈现出层 桩号编码
图 8 隧道衬砌检测厚度与设计厚度对比
状强反射信号特征；衬砌不密实的雷达图像中信号
波形较乱，存在明显缝隙；空洞的雷达图像表现出弧 表1 大仓山隧道衬砌厚度检测结果
形强反射特征。 项目 桩号
而根据雷达图像中的反射强度、位置形态等信 A1 A2 A3
对应桩号 0~60 60~150 150~240
号特征可以推断出地下结构的性质和状态。即，利
用电磁波反射时间与电磁波传播速率计算衬砌深 设计类型 50 cm素混凝土 30 cm素混凝土 50 cm素混凝土
度，分析雷达波反射信号振动幅度与反射系数的耦 衬砌拱顶厚度 此段衬砌局部欠 衬砌拱顶厚度
衬砌厚度 挖，二衬接头部
合关系，得到数据，绘制相应的信号曲线。 不足 位有空洞 不足
使用该地质雷达技术，得到此实际隧道衬砌形 衬砌内部 拱顶脱空深度约 衬砌脱空深度约
变的分析结果如图7所示。 缺陷 无 为3 cm 为5 cm
4.0 所示，其相应检测结果如表1所示。
由图8与表1可知，左、右拱腰厚度与拱顶厚度
最大不平衡力/（×10 5 Pa） 3.0 分析结果基本一致。说明该技术在识别和定位隧道
3.5
均与设计厚度存在一定差异，且存在衬空洞与定性

衬砌缺陷方面具有较高的准确性和可靠性。
2.5
2.0
1.5 4 结论
文章从实际出发，明确地质雷达技术应用理论
1.0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 与操作原则，进行了雷达信号增益，得到了精准的隧
3
信号步长/（×10 s）
道衬砌雷达图像。实际隧道衬砌检测应用结果表明，
图 7 隧道衬砌形变分析结果
地质雷达技术在识别和定位隧道衬砌缺陷方面具有
由图 7 可知，隧道施工后，衬砌结构的最大不 较高的准确性和可靠性，可为隧道工程的顺利进行
平衡力会发生突变，开挖的洞室周边岩体失去原有 提供重要参考信息。
支撑，导致隧道周边岩体应力发生改变，衬砌结构
的最大不平衡力到达最高值后会保持稳定从而收 参考文献：
敛，构成全新的应力状态。此规律完全符合施工过
[1] 邓海明，杨曦，李志山，等. 一种基于半空间扫描测量
程的动力学规律，进一步证明地质雷达技术的适 模式的隧道坍腔地质雷达三维成像技术[J].现代隧道
用性。 技术，2021，58（3）：52-59.
素混凝土是指不含有钢筋或其他纤维增强材料 [2] 武桂芝，张宝森，李春江，等. 阵列地质雷达在黄河堤防
的混凝土，主要由水泥、水、砂、碎石或碎砖等骨料 隐患探测中的应用[J].人民黄河，2020，42（8）：113-116.
31
2025 年 第 47 卷 第 4 期
无损检测