方欢
中铁三局集团桥隧工程有限公司 四川成都 610000
摘 要：在铁路隧道工程质量监测中，应用地质雷达，可以有效解决出现的相关质量问题。地质雷达技术可以根据岩石介质的特性，分析出介质常数、磁导率以及电导率。地质雷达探测技术是一种利用广谱电磁波，确定不同介质分布的探测方法。在针对铁路隧道以及地质雷达无损检测应用中，将具备充足的使用特性。在测线布置以及采集参数设定中，可以对现场数据进行分析处理，得出精准的衬砌厚度，查明衬砌回填不密实区域。使用地质雷达对隧道混凝土进行检测，并通过实践证明技术方法切实可行。因此，本文将就地质雷达在铁路隧道工程质量监测展开讨论。
关键词：地质雷达；铁路隧道；质量检测；研究分析
地质雷达技术是一种基于电磁波反射的相关原理，可以在铁路隧道地质结构探测中实现有效的物理探测。地质雷达具有快速且无损的特征，在探测时，可以最大程度的减少不良干扰，对已建设完毕的区域完成保护。地质雷达技术在场地勘测以及工程技术质量检测中，可以完成隐蔽工程结构的探测模式。地质雷达探测结构包含了工程现场勘查以及岩石分化勘察，近年来隧道地质预报作为其地质雷达的一个全新应用方向，具有非常广阔的发展前景。在建设过程中，需要根据不同的铁路，采取地质雷达技术监测，分析混凝土衬砌的质量。针对于铁路隧道工程检测方法，可以保证工程体系的使用特性，对铁路工程的应用具有非常重要的现实意义。
一、铁路隧道地质雷达探测基础理论
（一）岩土工程介质电磁学特征
雷达探测的基本原理非常简单，其通过电磁波穿透相关介质，并分析介质的密度。当电磁波穿透介质后，发生反射。根据反射的走位以及介质的电磁场要求，在介质电磁学特性中，可以通过介电常数以及磁导率、电导率三个基本特征进行分析。其中，在介电场数中，其表面物质在相关电厂的应用中，具备极化电荷能力[1]。介质的介电常数受介质成分以及含水量、孔隙率等影响。而在磁导率中，其可以有效表明介质在磁场作用下产生的磁力感应。在电导率中，可以有效得知电导率的传播模式以及传播数据，得出合理的应用结论，实现有效检测。在自然界中，空气阻力较大，因此其介电场数最小，电磁波波数较高。而水是自然界中介电常数最大的介质，此外其自身具有电磁波数较低的特性。在干燥的岩石以及混凝土等高阻介质中，电常数保持在4~9之间。根据电磁学性质差异，可以表现在介电常数以及电导率变化方向[2]。
（二）地质雷达探测基本原理
地质雷达探测可以利用广谱电磁波，以确定不同介质分布。搭载了天线，可以发射不同频率的电磁波，并接收返回信号。电磁波在介质传播中，能量会因介质的吸收，其自身有可能会发生一定程度的衰减。因此，针对介质不均匀现象，其可以根据电磁波的整体散射、反射等完成电磁波传播规律。并根据接收到的反射时间、波形等资料，探测相关的介质结构以及埋设物[3]。
在检测中，分析脉冲波速。当脉搏波速的反射深度与发射器、接收器之间的距离大于一定数值后，可以分析雷达脉冲深度。根据常见的岩土工程介质，分析岩土介质为非磁介质。在雷达频率范围内计算时，可以计算电磁波的传播速度。以介质为准，算出相对介电常数。当发射器以及接受器之间的距离较小时，可以完成电磁波传播路径，计算探测目标的整体厚度。
（三）电磁波反射
在地质雷达应用中，其通过高频脉冲反射，可以实现探测目的。根据反射脉冲信号的强度与传播介质的吸收程度，具有密切关联。在二者的吸收应用中，通过脉冲反射信号，可以保证传播介质能够有效吸收，且与被穿透介质界面反射波数系数有关。对于非磁性物质而言，当其垂直界面完成相关反射系数，可以将反射系数与界定常数进行连接，通过反射系数的大小值，以确定雷达反射能量的强弱。
二、铁路隧道无损检测技术
（一）隧道测线布置方式
在隧道测线布置方式中，可以开启相关地质雷达无损检测工作。根据检测对象的不同，合理布置检测区域。针对于场地，可以进行三维检测。在二维空间布置覆盖当中，根据检测的目标线，例如x线以及y线，完成测线布置。针对于铁路公路的工程，可以根据检测的精度，合理的布置各检测部位的纵横线，以一定间隔的环向侧线为补充。对铁路隧道布置在隧道拱顶以及左右拱顶，可以完成一条隧道测线布置，合计6条纵向测线。在一般情况下，可以实现间距8~12m检测点，每段面不少于6个点。在检测过程中，如发现不合格地段，应实现加密测线以及测点[4]。
（二）天线以及采样选择
在天线采用选择中，可以通过400MHz至500MHz天线，以检测其回填情况以及衬砌厚度。在现场检测工作中，在检测时保证雷达天线紧密贴合混凝土表面。为了保证天线的整体移动性以及速度均匀，可以考虑扫描速度，并将天线移动速度控制在3.23~5km。在现场记录时，可以记录编号、方向以及间隔，并根据记录现场完成电磁波传导。
（三）数据处理以及分析
在数据处理分析中，其地下介质较为复杂。因此，所发射的电磁波反射也较长。其在地面反射中，有可能会出现均匀拉长的现象，针对于已实现处理的电磁波，可以根据电子波返回各阶层的情况进行叠加，并完成模糊处理。针对各层的监测数据，对已经采集到的雷达数据进行集中分析。通过随机且有规律的干扰，可以最大限度的提升雷达坡面的解析分辨能力，提取相关的电磁波反射模式。完成归位移动。针对于雷达检测数据的整体分析，可以通过常用步骤以及相关功能，完成如下设置。例如，利用背景去噪技术，对干扰噪声进行去除，以提高信噪比。使用自动收益以及手动控制收益，补偿介质吸收情况。在滤波处理时，可以通过变频去除高频或突出目的体，降低背景噪声，实现有效的监测[5]。
（四）雷达图像分析技术
在应用过程中，可以对雷达图像进行分析。以青藏铁路工程为例，在使用地质雷达探测中，可以通过400MHz天线进行探测[6]。经探测得知，该地质雷达衬砌厚度为40cm。因此，通过最终算法，对衬砌进行层位追踪。根据追踪的结果，得知层位线衬砌厚度。对于不合格地段（如图1所示），可以得出合理有效的处理方法。在钢筋布置欠缺图像中，同样采用400MHz天线进行监测。经监测数据，可以得知钢筋之间的间距，并根据设计要求，检测钢筋的布置是否存在不足，优化整个工程体系。
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（图一 雷达图像分析技术）
结束语：
综上所述，针对于铁路隧道工程，为了保障其无损检测，应用地质雷达可以有效的保障工程数据以及已建设完毕的工程领域。借助地质雷达的检测特征，将各种隐藏隐患排除。地质雷达具有独特的应用模式已经优点，针对于工程体系，可以通过雷达分析整体密度以及相关的数据。就采集到的数据进行后期处理，实现检测水准的提升。完善并优化、加强地质雷达检测技术，在隧道工程质量检测领域，具有充足的发挥空间。
【参考文献】
[1] 张荡. 地质雷达法在某铁路隧道衬砌质量检测中的应用[J]. 绿色环保建材, 2020, No.166(12):116-117.
[2] 储建军, 朱文会, 殷宇,等. 地质雷达法在铁路隧道衬砌检测中的应用研究[J]. 中国新通信, 2020, v.22(10):110-111.
[3] 雷科. 地质雷达在铁路隧道衬砌质量检测中的运用探究[J]. 砖瓦世界, 2020, 000(004):231.
[4] 刘伟. 地质雷达在隧道工程质量检测中的应用[J]. 科技创新导报, 2019, 016(024):21-22.
[5] 胡伟, 冯柳雄, 宋健. 浅析地质雷达在公路隧道工程检测中的应用[J]. 建材与装饰, 2019, No.590(29):242-243.
[6] 杨宇,赵利杰. 地质雷达探测法在富水软岩隧道施工中的应用[J]. 世界有色金属, 2020, No.553(13):218-220.