张松海 杜 皓
山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿， 山东省烟台市莱州市 261400
摘要：由于目前检测技术的匮乏，地下空间的开发与建设得不到良好的基础缺陷检测，导致地下空间塌陷的事故频频发生，带来了人身财产安全的严重损害，也使市场对无损检测技术的需求越加迫切。随着探测范围的不断增加，地质雷达也开始应用于除“探地”外的其他众多领域，大大加快了探测效率，缩短了勘察工程的周期。这些年无损检测技术已经广泛运用于矿产资源勘察、考古勘察、地质基础勘察、基础建设检测以及地下管线勘察等多种领域，其在土木工程领域中的检测效果也尤为突出。
关键词：地下洞室；地质缺陷；诊断技术
引言
在混凝土隧道工程建设中，不可避免地会遇到各种不良地质，不利于隧道开挖作业的顺利开展，若处理不当，则可能诱发安全事故。为有效解决这一问题，可以采用雷达探测技术，对隧道地质进行检测，通过提前发现各种状况，为开挖作业提供依据。
1大型地下洞室地质缺陷诊断技术现状分析
国内外大型地下洞室地质缺陷诊断技术手段和方法主要有地质类方法和地球物理类方法两大类。地质类方法主要有地面地质调查法、地下洞室地质素描法和超前钻探法由刘秀峰教授提出的断层参数法等。地球物理类方法多种多样，主要有地质雷达法(GPＲ)、TSP地震反射波法、瞬变电磁法(TEM)、BEAM技术、TＲT地震反射波法、陆地声纳法、负视速度法、瑞雷面波法等。国内相关研究中，提出了隧道地震反射法超前预报法，利用反射波走时曲线与直达波走时曲线的交点推测前方反射界面的位置，有效地避免了面波和隧道驻波的干扰，提高了信噪比。发明了陆地声纳法，在被测面表面用锤击产生震动弹性波，弹性波在岩体中传播，遇到波速和宽度不同的界面可产生反射，用在锤击点近旁设置的拾波器接收这一系列反射波，从图中可形成一条线的同一反射面的反射波，结合地质情况，就可判断出各反射界面的性质。研制了TGP－12型隧道地质预报仪器，该技术有利于地质构造面产状、规模和地质体性质的预报。提出了隧道地震层析成像法，通过可视化地震反射成像技术，可以预报隧道掌子面前方150m范周内的不良地质体的位置、性质和规模。针对隧道超前地质预报工作中岩溶问题的特殊性，运用瞬变电磁法探讨了溶洞、溶隙以及陷落柱等非层状体系的电阻率响应特征。在国外相关研究中，提出瑞士Amberg测量技术有限公司开发研制了超前预报统设备TSP隧道地震预报系统。提出了水平声波剖面法(HSP)，水平剖面法的观测系统的横向展布较大，有利于提高速度分析和定位的精度。德国GD公司开发研制的Beam测试系统，改善了电法测试的灵敏度和稳定性。利用TBM作为震源，对透射波和反射波采用干涉测量法，提高了测量资料解释水平。
2地质雷达的工作原理
要想得知隐藏在地下的肉眼不可见的物体的实际状态，就需要使用电磁技术进行检测，将这一操作称之为地质雷达检测。实际地质雷达作用的发挥，需要借助高频电磁波以脉冲的方式在检测位置上发射，天线接收了相关信号之后并且将其发射到地下物质，之后再接收由地下物质反射过来的信号，在这整个过程中，不同地质环境下电磁波的特性是不同的，因此，反射和折射也会不同，尤其是面对受损的地质环境，电磁波的特性就会表现出不正常，也就是说，使用高频电磁波检测的方法，一旦某一地质中存在较强的电磁波或者不同波形的时候，因地质不同，电磁波就会呈现出不同的特点。比如地质出现脱空现象的时候，就会伴随夹层反射现象，空洞中也会随之产生绕射现象。地质结构中的水量和反射介质之间呈正比例分布的关系，面对这种现象，就会发生高含水性反射。所以，将雷达检测技术应用在公路隧道中，首先需要充分掌握相关的波形数据，并且明确各项数据所表达的含义。由于不同介质的发射天线频率也不同，因此，发射天线频率的选择应该根据对应的介质而选择。
3探测要点
由于探测面不平整会造成多次反射波，影响雷达探测结果，所以要在掌子面相对平整的部位布设测线；在探测之前，要掌握探测区域内的地质情况，为探测数据处理和反射波解释提供依据，如掌握掌子面围岩性质、岩体结构、节理发育、破碎程度、填充物形态等基本地质情况以及地下水分布情况；在爆破出渣和排除危岩之后进行探测，在探测过程中不能将大型机械设备停放在掌子面前方，避免雷达信号受到干扰；探测中可采用点测法与连续剖面扫描法，一条测线往返两次进行探测，其中点测法要求测点间距控制在10cm，连续剖面扫描法在移动天线时要保证匀速运动；在雷达探测过程中不允许进行扰动性作业，如开挖作业、钻洞作业等，同时还要停止运行周边大型机械设备，避免对雷达信号产生振动干扰，降低反射波回弹的准确性；在探测过程中若发现掌子面流水，则要对天线接头采取必要的保护措施，避免渗水对探测结果产生影响。
4隧道中常见质量缺陷
在对隧道进行检测的时候通常发现的问题是衬砌厚度不足、有空洞、衬砌结构与围岩间存在间隙的。在加上受到温度变化的影响以及地下水的作用，隧道内容易发生漏水、腐蚀、震动等现象，严重影响到隧道的运行以及使用寿命。
5技术的具体应用
5.1二次初砌厚度检测
因一次衬砌、二次衬砌和围岩的物理性质不同，所以它们之间存在着一定的差异。在衬砌和围岩结构中，电磁波在围岩后传播，反射波振幅和图像分辨率之间就会呈反比例增长的关系，在这种状态下，经过不同界面的电磁波产生的反射性也不同，并且由于结构不同传播速度也会存在相应的差异。由此可见，在实际开展检测工作的过程中，对于混凝土厚度参数指标的判断应该基于反射时间和传播速度进行，然而，无论是电磁波在哪一种界面中，对于电磁波传播速度的判断都非常难。面对这种情况，应该通过判断隧道各层次的反射时间来检测时间，在传播速度和反射时间是定值的情况下，借助计算公式来获取该位置的厚度，然后再使用雷达技术来对每一层衬砌的厚度进行检测。一般情况下，使用地质雷达检测技术分离喷射混凝土和衬砌部位是比较困难的，同时，在混凝土和衬砌结构的融合紧密的情况下，即便是使用电磁波也不会发生反射，最终就会影响到检测数据的精准性。
5.2在破碎带检测中的应用
某隧道从剥蚀中低山地貌区内穿越，进口一端坡面上的植被较为发育，覆盖厚度不等、质地较为松散的角砾土，坡下有一条河流经过，受到河水长期冲刷的影响，使得斜坡的稳定性较差，造成进洞段的地形呈现偏压现象。该隧道洞身的岩性为砂岩夹页岩，岩体的质地较为坚硬，岩层比较厚且稳定，无断裂构造通过，局部存在小断裂。地下水赋存于裂隙内，相对比较丰富，可能存在密集带富水的情况。出口一端覆盖有质地较为松散的碎石土，最大厚度为5.0m，洞身岩性的质地比较软。隧道进口与出口的地层相互接触，无明显的断裂构造通过，存在一条性质不明确的断层并与隧道相交，这条断层对出口围岩产生了一定的影响，导致围岩自身的稳定性变差。该隧道洞身岩层以页岩为主，埋深相对较大，由于页岩的质地比较软，在隧道开挖时，可能会发生膨胀变形。
结束语
综上所述，公路隧道工程项目施工对于施工质量、施工安全以及施工技术的要求都相对较高，为了能够最大限度地保障公路隧道工程项目的建设效率，就需要用雷达检测技术，在对公路隧道工程开展无损检测工作的过程中，确保该项技术的科学合理使用，能够建设出满足预期目标的工程项目，以此来为人们的安全出行提供可靠的保障，从而推动我国公路事业经济效益和社会效益的增长。
参考文献
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作者简介：张松海（1993.11），性别：男，民族：汉族，籍贯：山东省莱州市，学历：本科，职称：助理工程师，研究方向：矿山地质；杜 皓（1983.7），性别：男，民族：汉族，籍贯：山东省莱州市，学历：本科，职称：工程师，研究方向：矿山地质。