地质雷达在混凝土质量检测中的应用分析

地质雷达在混凝土质量检测中的应用分析

陈加明

广州建粤路桥检测技术有限公司广东广州510806

摘要：地质雷达应用法是工程质量检测中值得推广的一种无损检测方法。本篇文章主要从地质雷达的探测原理入手，对其在混凝土质量检测中的应用问题进行了探究。

关键词：地质雷达；混凝土质量检测；应用

前言：混凝土质量检测主要指的是对混凝土体内部不密实体和空洞等质量缺陷问题进行探测的检测方法。通过对混凝土质量检测的方法进行探究，我们可以发现，钻孔取芯法、压水试验法和钻孔声波检测方法等方法是目前常用的监测手法，随着新工艺和新设备的引进，混凝土浇筑速度的提升，对混凝土质量检测工作提出了一些新的要求。地质雷达在混凝土质量检测工作中的应用，成为混凝土检测质量进行提升的有效方式，目前这一检测模式已经在隧道混凝土质量检测工作和水库大坝的混凝土质量监测工作中得到了应用。

一、地质雷达的探测原理

地质雷达技术是对光谱电磁技术在地下介质的分布情况进行确定的重要方式[1]。在对地下介质的电性差异进行判断以后，地质雷达可以通过向地层发射高频电磁波的基础上，对地层介质反射的电磁波进行接收。下图所示的内容就是地质雷达的主要工作原理。

其中，字母h指代的是异常体的埋深，x代表的是收发距；v是电磁波在介质中的传播速度[2]。

垂直分辨率和水平分辨率是地质雷达谈侧翻变绿的主要内容。如果用λ来指代雷达子波的波长，λ/4就成为了垂直分辨率的下限。但是从地质雷达在混凝土质量检测中的应用情况来看，检测人员很难让垂直分辨率达到这一下限。菲涅尔带问题也与水平分辨率问题之间存在着一定的联系。这一公式是计算第一菲涅尔带半径的重要公式，也是滴横向分辨率问题进行计算的公式。

对超高频短脉冲电磁波在结构介质中的传播规律的应用，对介质分布问题进行确定，也是地质雷达探测技术中的常用方法。在不同介质所表现出来的不同的电性特征的影响下，电导率的差异性会让步通电性介质的几面形成不同的电性界面。在对地质雷达进行应用的过程中，它会借助天线对在底下界面反射作用下这项地表的反射波事件进行确定，并在对反射波的旅行时间、幅度与波形资料等内容进行分析以后，对介质的结构与分布情况进行判断。

二、地质雷达的主要优点

在对地质雷达技术的探测原理进行探究以后，我们可以发现，这一技术是一种具有非破坏性特征的地球物理探测技术[3]。它可以在建筑工程和河流水库的堤防工作中得到充分应用。第二，这一技术还具有着强大的适应性和抗干扰能力，因而地质雷达可以在多种噪音环境下进行工作。它与地震勘探技术之间也存在着一定的相通性，因而地震方法中的一些较为成熟的技术也可以在地质雷达的应用过程中得到应用。第三，在对地质雷达进行应用的过程中，技术人员可以借助计算机技术对混凝土的质量检测过程进行采集、记录和处理，因而这一技术也表现出了自动化程度高的特点。第四，在对地质雷达进行应用的过程中，技术人员既可以对单点测量法进行应用，也可以对连续测量法进行应用，在将这一技术应用于混凝土质量检测工作以后，工作效率高、检测成本低也成为了这一技术的主要优点。

三、地质雷达在混凝土质量检测中应用的物理前提

在土木工程领域，介电常数、电阻率等因素是与混凝土质量监测问题有关的一些物性参数，如表所示。

在对表格中的数据信息进行分析以后，我们可以发现，在不密实体和空洞等质量问题出现在混凝土中以后，混凝土体中的一些空间会成为空隙，也会为水和空气所填充。混凝土体中的空隙率越高、存在质量问题的混凝土与完整混凝土之间的差异越大。

四、混凝土质量的检测过程

从混凝土结构施工的现状来看，在原材料、配置比例等多种因素的影响下，离析问题、厚度问题和强度问题的问题成为了工程结构中的严重隐患[4]。在对这些问题缺乏有效处理的情况下，质量事故的出现，往往会带来严重的经济损失。在对混凝土构建的监测机制进行探究以后，我们可以发现，混凝土的阶段常数为6.4.这就为地质雷达在混凝土质量检测过程中的应用可行性提供了保障。对于一些质量相对较好的混凝土结构，结构的内部介质会表现出均匀性末世行的特点，因而，电磁波在混凝土内部结构的传播过程中会表现出速度快、能量强和波形规则化的特点。在一些质量相对较差的混凝土结构中，内部介质不均匀的问题会让电磁波在其内部传播的过程中表现出速度慢吸收强的特点，电磁波的波形也会表现出一定的畸变性。

（一）检测过程

以混凝土防渗墙的质量检测工作为例。在检测工作的开展过程中，设计人员可以沿着水坝的迎水坡表面，在防渗墙的对应位置布置纵剖面。在检测过程中，检测人员在对多次覆盖法进行应用的基础上，可以对天线中心频率、时窗、采样率和测点间距等测量参数进行计算。

（二）资料整理与图像解释

数据处理和图像解释是地质雷达信息处理技术中不可缺少的两个重要措施。滤波及时频变换处理、多次重复测量平均处理、速度分析和雷达合成处理是对数据处理技术的主要内容。在对干扰波急性压制的技术上，通过对目标体的雷达图像进行增强的方式，对目标介质的真实位置与大小进行反应，是地质雷达对有效波进行强化的作用。图像解释法是在对混凝土目标体的地质雷达图像特征进行识别的基础上，对探测资料进行解释的过程。地质雷达图像的正演成果和实际工作的经验积累，是图像解释的精确性的主要影响因素。在对这一方法的具体应用措施进行探究以后，我们可以发现，在对相关数据进行分析处理以后，技术人员可以获取到地质雷达的图像剖面。进而可以从反射波组的波形和强度特征等方面入手，借助同相轴追踪机制对反射波组的地质含义进行确定，进而对“地质-地球”物理解释剖面进行构建。在这一剖面构建以后，技术人员可以借助剖面解释对混监测区域的测量成果进行解释。

（三）成果分析

从地质雷达的作用机理来看，在电磁波在介质中传播的过程中，传播路径、电磁场的强度和波形等因素会在通过借助的电性质和几何形态的影响下而产生变化。以塑性混凝土防渗墙的混凝土质量检测为例，下表所示的内容就是浅部以上坝体土料和深部的防渗墙体信号振幅曲线图。

在土木工程领域，防渗墙具有着埋深较大的特点。在匀质坝体土料上覆碾压以后，地段浅部的回波信号相对较弱，并且没有明显化的反射波形，这就说明坝基上部的碾压均质土坝的坝体密实程度及均一性特征相对较强。但是在土颗粒中还存在着一定的孔隙率。同混凝土相比。土颗粒可以对地质雷达天线发射的电磁波具有一定的吸收作用。但是从检测结果来看，结果之中并没有表现出较为明显的介电常数差异。但是在防渗墙墙体中，我们可以发现，在介质的差异性的影响下，反射波表现出了短波幅、细密状分布的特点。

在对地质雷达所探测到的防渗墙段进行分析以后，我们可以发现，反射波的波幅表现出了明显增大的趋势，但是它的波形会表现出一种规则化的特点。在对防渗墙出的介质与其上部坝体的匀质碾压土进行分析以后，我们可以发现，在混凝土、黏土和膨润土的作用下，介质的介电常数会有所变小。雷达波速的增大，表明该介质的固结程度有所上升。前者的孔隙率也小于后者的孔隙率，但是防渗墙出的介质成分也表现出了均一性相对较差的问题。在土木工程领域。防渗墙体一般会被应用于砂砾石层或风化基岩层之中，这就会让地质雷达的所发射的电磁波的反射波幅有所增大，这样，在混凝土防渗墙墙体出现隐患的情况下，地质雷达波形的异常现象就成为了防渗墙体的质量隐患的表现形式。电磁波波幅和波长的突变、同相轴所表现出来的不连续性特点和错断状特点是混凝土质量问题的主要表现形式。在混凝土结构出现局部空洞或孔隙率变大的问题的情况下，地质雷达会表现出一种双曲线状的反射波形，如果在探测剖面中没有看到这种异样波形，这就可以说混凝土的防渗墙结构并没有表现出隐患异常的问题。

结论：地质雷达在混凝土结构质量检测过程中的应用，可以为混凝土结构施工质量问题是对解决提供一种可靠性的技术途径。检测速度快、监测效率高是这一技术在实际应用过程中表现出来的主要特点。这一技术在混凝土质量检测领域有着较为广泛的应用前景。

参考文献：

[1]魏超,肖国强,王法刚.地质雷达在混凝土质量检测中的应用研究[J].工程地球物理学报,2004,05:447-451.

[2]赵志红.地质雷达法在塑性混凝土墙质量检测中的应用[J].山西水利,2010,10:43-44.

[3]冯寅.地质雷达在工程质量检测中的应用[J].低碳世界,2016,14:46-47.

[4]陈月顺,刘莉.地质雷达在混凝土完整性检测中的应用[J].建筑技术开发,2011,10:21-24.