隨著交(jiāo)通事業的(de)不斷發展,鐵路隧道和路基支擋工程正逐年增加,工程事業在如火如荼的發展過程中,各項技術也在不斷的成熟發展,然(rán)而運營中仍存在有不少病害。如隧道(dào)在使用過程中常出現襯砌漏水、襯砌侵蝕和襯砌裂損等。這些病害會影響隧道的正常使(shǐ)用和隧道襯砌的耐(nài)久性;擋土牆出現傾覆、倒塌、滑動等,特別是路(lù)基下擋(dǎng)牆一旦發生質量事故將帶來巨大損失[1]. 這些病害嚴重影響行車質量和行車安全,因此,隧道襯(chèn)砌及擋牆(qiáng)質量檢測尤為重要。地質雷達法和超聲波法以其快速(sù)、連續(xù)、高效的(de)無損檢測得到了人(rén)們的認可。湖南省住房建設廳(tīng)2014年科(kē)技部計劃由長沙市建設工程質量監督站、湖南中大(dà)建設工程檢測技術有限公司(sī)共(gòng)同主持編寫《盾構隧道壁後注漿無損檢測技術規(guī)程》,向無損檢測規範化邁出了重要的一步。無損檢(jiǎn)測兩種主要的(de)技術(shù)方法為:地(dì)質雷達檢測法和超聲波檢測法。
1. 1 地質雷達法檢測
地質雷達(Ground Penetrating Radar ,簡稱GPR) 是利用超高頻電(diàn)磁波探測地下介質分布的一種地球物理勘探儀器。屬於電磁波的範疇,它是利用電磁波在(zài)不同媒體中的傳播與(yǔ)反射特性來(lái)進行探測的[2]。
地質雷達主(zhǔ)機通過天線由介質表麵向內部發射頻率(lǜ)為數百兆赫(106~109Hz)的(de)電磁(cí)波,當電磁波遇到不同媒質的界麵時便會發生反射與透射。反射波返回襯砌(qì)表麵(miàn),又被接收天線所接收(發射與接收可為同(tóng)一天線),此時雷達主機(jī)記錄下電(diàn)磁波從發射(shè)到接收的雙程旅行時間Δt。 因(yīn)為電磁波在介質(zhì)內的傳播速度V 可由已知介質厚度點或現場打孔測定,所以,可由深度D = V ×Δt/ 2 求出(chū)反射麵的深度(dù)即介質厚度(dù)。
在地質雷達勘探中,電磁波通常被近似為(wéi)平麵波。其傳播速(sù)度在高阻媒質中取決於媒質的相(xiàng)對介電常(cháng)數(shù)εr,即:
V = C / εr
式中: C = 0. 3 m/ ns;εr為媒質的相對(duì)介電常數。
則隧道襯砌及擋牆牆體厚度為:
D = C/ εr×Δt/ 2
電(diàn)磁波傳播在遇到不同媒質界麵時,其(qí)反射係數(shù)為:
R = ( ε1-ε2)/ ( ε1+ε2)
式中:ε1和ε2分別表示介質(zhì)1 和介質2 的相對介電常數。
由此可知,電磁波(bō)的反射係數(shù)取決於界麵兩邊媒質的相對(duì)介(jiè)電常數的差異,差異越大,反射係數越大。
1. 2 超聲(shēng)波法檢(jiǎn)測
超聲波法采用直達(dá)波法,利用瞬態激發,由力錘在介質表麵敲擊,給介(jiè)質一個激振力,激起介質內部的質點振動,所產生的彈性(xìng)波(bō)自激發(fā)點向四周傳(chuán)播,由布置在介質(zhì)表麵上的另外2 個傳感器將信號接收並送到主(zhǔ)機,經過(guò)濾波、放大(dà)器處(chù)理後,求出2 個傳感器之間的距離和時差,並計算出所對應點的縱波速(sù)度Vp=ΔX/ΔT,再根據標準(zhǔn)條(tiáo)件下介質的縱波速度標(biāo)準值Vp0,求出所測地(dì)段介質的波速評價係數(shù)α= Vp/ Vp0,根據波速評價係數對介(jiè)質的強度進行評價(jià)。
參(cān)考文獻:
[1] 中國大百科全書編(biān)輯委員會. 中國大百科全書:土木工程[M].北京:中國大百科全(quán)書出版社,1987.
[2] 李大心(xīn). 探地(dì)雷達方法與應用[M].北京:地質出版社,1994.