地下工程監(jiān)測(cè)與檢測(cè)技術(shù)-第六章-地下工程中的地質(zhì)雷達(dá)測(cè)試技術(shù)

地下工程監(jiān)測(cè)與檢測(cè)技術(shù)第六章

地下工程中的地質(zhì)雷達(dá)測(cè)試技術(shù)人民交通出版社地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)基本理論地質(zhì)雷達(dá)的野外施測(cè)與數(shù)據(jù)采集地質(zhì)雷達(dá)資料處理與地質(zhì)解譯工程實(shí)例—某區(qū)間隧道地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)內(nèi)容提要地質(zhì)雷達(dá)測(cè)試技術(shù)是采用無線電波檢測(cè)地下介質(zhì)分布和對(duì)不可見目標(biāo)體或地下界面進(jìn)行掃描，以確定其內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)或位置的電磁技術(shù)，具有以下特點(diǎn)：非破壞性的探測(cè)技術(shù)，能連續(xù)探測(cè)地下目標(biāo)，并能給出圖形顯示，成果直觀、快速、便于分析；利用脈沖發(fā)射，探測(cè)指向性好，使用中心頻率高，分辨率強(qiáng)；高頻數(shù)據(jù)借助光纖等技術(shù)傳遞，抗電磁干擾能力強(qiáng)，可在各種噪聲環(huán)境下工作，亦對(duì)環(huán)境干擾影響小，工作場(chǎng)地條件寬松，適應(yīng)性強(qiáng)；便攜微機(jī)控制數(shù)字采集、記錄、存儲(chǔ)和處理；輕便類儀器現(xiàn)場(chǎng)僅需3人或更少人員即可工作，工作效率高。存在以下局限性：由于松散介質(zhì)多、含水多、含鹽度高的巖石與土壤對(duì)高頻電磁波能量具有強(qiáng)烈的衰減作用，因而在高導(dǎo)厚覆蓋條件下，探測(cè)范圍受到限制；電磁波的參數(shù)與巖土力學(xué)指標(biāo)無直接關(guān)系，限制了其應(yīng)用范圍。地質(zhì)雷達(dá)的工作原理為：高頻電磁波以寬頻帶脈沖形式通過發(fā)射天線發(fā)射，經(jīng)目標(biāo)體反射或透射，被接收天線接收。高頻電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其路徑、電磁場(chǎng)強(qiáng)度和波形將隨所通介質(zhì)的電性質(zhì)及集合體形態(tài)而變化，由此通過對(duì)時(shí)域波形的采集、處理和分析，可確定地下界面或目標(biāo)的空間位置或結(jié)構(gòu)狀態(tài)。第一節(jié) 地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)基本理論地質(zhì)雷達(dá)反射剖面示意圖一.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論簡(jiǎn)介麥克斯韋方程組表明，隨著時(shí)間變化的磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生時(shí)間變化的電場(chǎng)，隨著時(shí)間變化的電場(chǎng)又會(huì)產(chǎn)生隨著時(shí)間變化的磁場(chǎng)。簡(jiǎn)言之，就是變化的磁場(chǎng)和變化的電場(chǎng)相互激發(fā)，并且變化的磁場(chǎng)和變化的電場(chǎng)以一定的速度向外傳播，這就形成了電磁波。二.電磁波在介質(zhì)中的傳播規(guī)律電磁波根據(jù)其波面的形狀可以分為平面波、柱面波和球面波，其中平面波是最基本、最具有電磁波普遍規(guī)律的電磁波類型。探地雷達(dá)所發(fā)射的的電磁波可經(jīng)傅立葉變換換算一系列的諧波，這些諧波近似為平面波，則探地雷達(dá)電磁波傳播以平面諧波的傳播規(guī)律為基礎(chǔ)。在探地雷達(dá)應(yīng)用中，通常比較關(guān)心電磁波的傳播速度和衰減因子。若介質(zhì)為低損耗介質(zhì)，此時(shí)，平面波的電場(chǎng)強(qiáng)度近似等于磁場(chǎng)強(qiáng)度；大多數(shù)巖石介質(zhì)為非磁性、非導(dǎo)電介質(zhì)，此時(shí)電磁波的速度主要取決于介質(zhì)的介電常數(shù)；衰減常數(shù)與電導(dǎo)率成正比，與介電常數(shù)的平方根成反比，電磁波能量的衰減主要是由于感生渦流損失引起的。若介質(zhì)為良導(dǎo)體，此時(shí)，隨著電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率增加，以及電磁波頻率升高，電磁波的衰減越快。波速與頻率的平方根成正比，與電導(dǎo)率的平方根成反比，波速是頻率和電導(dǎo)率的函數(shù)。三.地質(zhì)雷達(dá)測(cè)試原理1.地質(zhì)雷達(dá)的構(gòu)造地質(zhì)雷達(dá)由雷達(dá)系統(tǒng)和顯示處理系統(tǒng)兩大部分組成，雷達(dá)系統(tǒng)由發(fā)射脈沖源、收發(fā)天線、取樣接收電路和主機(jī)控制電路等組成，如所示，用來獲得目標(biāo)的回波信息；顯示處理系統(tǒng)由工控機(jī)和地質(zhì)雷達(dá)專用測(cè)量、處理軟件組成，具備動(dòng)態(tài)測(cè)試、實(shí)時(shí)圖像連續(xù)顯示和數(shù)據(jù)處理功能。工作時(shí)，由發(fā)射脈沖發(fā)出的脈寬為毫微秒量級(jí)的射頻脈沖，經(jīng)位于地面上的寬帶發(fā)射天線(Tx)耦合到地下，當(dāng)發(fā)射脈沖波在地下傳播過程中遇到介質(zhì)分界面、目標(biāo)或其他區(qū)域非均勻體時(shí)，一部分脈沖能量反射回到地面，并由地面上的寬帶接收天線(Rx)所接收。2.基本工作原理每次遇到存在電磁特性差異的接觸界面電磁波均發(fā)生反射與折射。入射波、反射波與折射波的方向遵循反射定律和折射定律。對(duì)于非磁性介質(zhì)，電磁波的反射、折射特性與介質(zhì)的介電常數(shù)有密切關(guān)系。通常把一種介質(zhì)的介電常數(shù)與空氣介電常數(shù)的比稱為相對(duì)介電常數(shù)。在混凝土結(jié)構(gòu)中，空洞、裂縫、鋼筋、素混凝土、圍巖的介電常數(shù)有明顯的差異，它們之間能形成良好的電磁波反射界面，故為地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)提供了一定的前提條件。地質(zhì)雷達(dá)移動(dòng)發(fā)射和接收天線的同時(shí)，接收到反射電磁波的雙程走時(shí)相應(yīng)變化。波的雙程走時(shí)由反射脈沖相對(duì)于發(fā)射脈沖的延時(shí)進(jìn)行測(cè)定。反射脈沖波形由重復(fù)間隔發(fā)射（重復(fù)率為20KHz～100KHz）的電路按采樣定律等間隔地采集疊加后獲得；考慮到高頻波的隨機(jī)干擾性質(zhì)，由地下返回的發(fā)射脈沖系列均經(jīng)過多次疊加（次數(shù)為幾十到數(shù)千次）。這樣，若地面的發(fā)射和接收天線沿探測(cè)線以等間隔移動(dòng)時(shí)，即可在縱坐標(biāo)為雙程走時(shí)t(ns),橫坐標(biāo)為距離x(m)的探地雷達(dá)屏幕上描繪出僅僅由反射體的深度所決定的“時(shí)距”波形道的軌跡圖。四.影響地質(zhì)雷達(dá)測(cè)試的因素影響地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)深度、分辨率及精度的因素主要包括內(nèi)在與外在兩方面。內(nèi)在因素主要是指探測(cè)對(duì)象所處環(huán)境的電導(dǎo)率、介電常數(shù)等因素；外在因素主要與探測(cè)方法有關(guān)，如探測(cè)所采用的頻率、采樣速度等。在實(shí)際應(yīng)用中，綜合考慮這些因素，采用適當(dāng)?shù)姆椒夹g(shù)，是探測(cè)成功與否的關(guān)鍵。第二節(jié) 地質(zhì)雷達(dá)的野外施測(cè)與數(shù)據(jù)采集一.探測(cè)目標(biāo)地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)項(xiàng)目都會(huì)有其確定的檢測(cè)對(duì)象，明確檢測(cè)目的和要求，以便正確設(shè)置儀器參數(shù)和合理布置測(cè)線。其中探測(cè)目標(biāo)深度關(guān)系到雷達(dá)時(shí)間窗口的大??；探測(cè)目標(biāo)水平尺度決定測(cè)線的間距；目標(biāo)是二度體還是三度體關(guān)系到應(yīng)測(cè)線布置方案；要求的分辨率關(guān)系到目標(biāo)與環(huán)境電磁向值差異的大小。測(cè)線布置一般應(yīng)盡可能與異常的走向垂直；同時(shí)測(cè)

線的間距應(yīng)小于或等于目標(biāo)

尺度與分辨率尺度，以防目

標(biāo)漏測(cè)；對(duì)于一般的二度體，可以布置一個(gè)方向的測(cè)線，

如需反映三度體的特性或做

成三維成像，應(yīng)布置多條測(cè)

線或構(gòu)成測(cè)網(wǎng)。二.測(cè)線布置與標(biāo)記觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)記錄很重要，它是資料解釋的基礎(chǔ)。有些環(huán)境干擾信號(hào)被記錄下來，如電線桿、側(cè)面墻、金屬物品反射等，如不參考現(xiàn)場(chǎng)記錄很容易被錯(cuò)判為地下異常體?，F(xiàn)場(chǎng)記錄的要點(diǎn)是把那些可能產(chǎn)生反射干擾的地物都記錄下來，注明它們的性質(zhì)、與測(cè)線的距離、位置關(guān)系等。三.觀測(cè)場(chǎng)地與環(huán)境記錄四.地質(zhì)雷達(dá)的觀測(cè)方式1.剖面量測(cè)法該方法是使收、發(fā)天線以固定間隔距離沿測(cè)線同步移動(dòng)的一種觀測(cè)方式，發(fā)射天線和接收天線同時(shí)移動(dòng)一次便獲得一個(gè)記錄，其中T為發(fā)射天線，R為接收天線。當(dāng)發(fā)射天線和接收天線沿測(cè)線移動(dòng)時(shí)，就可以得到由一個(gè)個(gè)記錄組成的地質(zhì)雷達(dá)時(shí)間剖面圖象。2.寬角量測(cè)法在寬角法觀測(cè)當(dāng)中，一個(gè)天線固定在地面某一點(diǎn)不動(dòng)，而

另一個(gè)天線沿測(cè)線移動(dòng)，記錄地下各個(gè)不同層面反射波的雙程走時(shí)，其中T為發(fā)射天線，R為接收天線。記錄的電磁波是通過地下各巖層的傳播時(shí)間，它反映了地下介質(zhì)各巖層的速度分布。通過寬角法測(cè)量成果的分析，可以確定地下各巖層的傳播速度。寬角剖面與速度圖探地雷達(dá)在探測(cè)來自地下深部界面的反射波時(shí)，由于信噪比過小，不易識(shí)別。這時(shí)可采用類似地震的多次覆蓋法技術(shù)，應(yīng)用不同天線距的發(fā)射、接收天線在同一測(cè)線進(jìn)行重復(fù)測(cè)量。然后把所得到的測(cè)量記錄中測(cè)點(diǎn)位置相同（其中心點(diǎn)）的記錄進(jìn)行疊加，能增加所得的記錄信噪比，抑制多次反射波以及隨機(jī)噪聲的干擾。3.多次覆蓋法4.多天線法利用多個(gè)天線進(jìn)行測(cè)量。每個(gè)天線道使用的頻率可以相同也可

以不同；每個(gè)天線道的參數(shù)如點(diǎn)位、測(cè)量時(shí)窗、增益等都可以單獨(dú)

用程序控制。多天線測(cè)量又有兩種方式：第一種方式是所有天線相

繼工作,形成多次單獨(dú)掃描，這多種掃描使得一次測(cè)量的覆蓋面積廣，從而提高工作效率；另外也可利用多次掃描結(jié)果進(jìn)行疊加處理，有

利于提高記錄的信噪比。第二種方式是所有天線同時(shí)工作，利用時(shí)

間偏移推遲各道的接收時(shí)間，可以形成一個(gè)合成雷達(dá)記錄，改善系

統(tǒng)的聚焦特性，即天線的方向特性；聚焦程度取決于各天線之間的

間隔；一般來講，天線間距越大聚焦效果越好。五.地質(zhì)雷達(dá)儀器參數(shù)的選擇1.探測(cè)深度與時(shí)窗長(zhǎng)度2.A/D采樣分辨率掃描樣點(diǎn)數(shù)掃描速率增益點(diǎn)數(shù)的選擇濾波設(shè)置7.選擇合適的采集方式8.選擇適宜的顯示方式9.分辨率第三節(jié) 地質(zhì)雷達(dá)資料處理與地質(zhì)解釋一.地質(zhì)雷達(dá)資料處理與地質(zhì)解釋1.處理的目的地質(zhì)雷達(dá)資料處理的目的就是消除干擾，突出有用信號(hào),提高信噪比。由于地質(zhì)雷達(dá)反射記錄的波形比地震波復(fù)雜的多，一方面是地質(zhì)雷達(dá)分辨率高，記錄的信號(hào)很豐富；另一方面是由于電磁波的干擾因素多；同時(shí)由于雷達(dá)發(fā)射的子波比較復(fù)雜，并非簡(jiǎn)單的脈沖。因而雷達(dá)資料的處理和解釋是一項(xiàng)復(fù)雜、細(xì)致的工作。此外，現(xiàn)場(chǎng)采集時(shí)天線移動(dòng)難保證勻速，記錄標(biāo)記也不均勻。對(duì)于不同的探測(cè)對(duì)象，資料處理的技術(shù)選擇也不完全相同。一般的處理都包含記錄標(biāo)記的歸一化、水平與垂直濾波、電磁波速分析等三步。在完成上述處理之后，根據(jù)不同的探測(cè)對(duì)象，選擇針對(duì)性的處理辦法。2.記錄標(biāo)記的歸一化雷達(dá)記錄標(biāo)記有時(shí)用手打，有時(shí)用測(cè)量輪。用測(cè)量輪打的標(biāo)記記錄比較均勻，每米的掃描數(shù)是相等的。用手工打的標(biāo)記因移動(dòng)速度不等，一般每米掃描數(shù)都不太均勻。資料處理的第一步就是作標(biāo)記的歸一化處理，使每米掃描數(shù)相同。不同雷達(dá)廠家提供的軟件均應(yīng)包含該項(xiàng)功能，否則軟件功能是不完備的。在處理中根據(jù)選擇每米掃描數(shù)，軟件會(huì)根據(jù)標(biāo)記位置，自動(dòng)增補(bǔ)或刪除一些掃描線。3.電磁波速分析與標(biāo)定標(biāo)定的方法有多種，一個(gè)是直接破孔，將雷達(dá)波反射走時(shí)與破孔深度對(duì)比；也可以利用聲波測(cè)厚數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比計(jì)算；還可以用雷達(dá)CDP（CMP）方法作速度掃描，或用反射拋物線疊代計(jì)算厚度和速度。標(biāo)定得到波速值后，要與經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行比較，分析同異的原因。特別是作混凝土厚度檢測(cè)時(shí)，混凝土配比不同，澆筑的時(shí)間長(zhǎng)短不同，孔隙率和含水量不同，對(duì)介電常數(shù)有很大影響，其值可在5~12之間變動(dòng)，如果波速取的不正確，會(huì)給檢測(cè)帶來很大誤差。4.數(shù)字濾波處理技術(shù)地質(zhì)雷達(dá)測(cè)量中，為了保持有更多的反射波特征，通常利用寬頻帶進(jìn)行記錄，在記錄各種反射波的同時(shí)，也記錄了各種干擾波。數(shù)字濾波技術(shù)就是利用頻譜特征的不同來壓制干擾波，以突出有效波,它包括水平濾波和垂直濾波。1）水平濾波水平濾波對(duì)處理雷達(dá)資料特別重要，雷達(dá)資料中水平波特別發(fā)育，它產(chǎn)生于雷達(dá)儀器本身；來自于控制器、饋線、天線的相互作用，是難以避免的。水平波具有時(shí)間相等的特點(diǎn)，水平濾波就是利用這一特性。濾波過程中，可將相鄰的一定數(shù)量的掃描線求平均，再與個(gè)別掃描線相比較，就可消除水平波。水平濾波中選取的掃描線數(shù)越大，濾波效果越小。相反選取的掃描線數(shù)越小，濾除水平波的效果越明顯。但如果水平濾波掃描線取得太少，可能會(huì)濾掉一些緩變界面信號(hào)。因而在進(jìn)行水平濾波時(shí)，要根據(jù)對(duì)象進(jìn)行試驗(yàn)、調(diào)整，以求最佳效果。一般情況下先選10～100條掃描線開始嘗試。2）垂直濾波垂直濾波就是地震資料處理中常用的濾波方法，其中較為常用的方法有帶通濾波、高通濾波、低通濾波和小波變換等。垂直濾波的目的是為了消除雜散波干擾，這些雜散波是來自于外源，不是天線自身發(fā)出的，頻率不在雷達(dá)天線頻帶內(nèi)。有時(shí)為了區(qū)分不同的地質(zhì)體，選取不同的頻帶，都要用到垂直濾波。垂直濾波是一種數(shù)學(xué)變換，有時(shí)會(huì)帶來較大的失真，濾波的頻帶越窄，失真越大，應(yīng)用中要認(rèn)真選取方法和參數(shù)。因?yàn)槔走_(dá)天線的發(fā)射與接收都設(shè)定了帶寬，也就是說雷達(dá)信號(hào)本身已經(jīng)過濾波，所以一般資料處理中的濾波處理改善并不明顯。增益調(diào)節(jié)與顯示方式選擇是雷達(dá)資料的處理最有效的手段，它可使圖像目標(biāo)更加清晰，易于識(shí)別。增益調(diào)節(jié)主要是調(diào)節(jié)增益點(diǎn)的數(shù)目，同時(shí)也就改變了增益點(diǎn)的位置，使用自動(dòng)增益可使有用信號(hào)得到清晰顯示。一般情況下對(duì)50ns長(zhǎng)的記錄選擇3～4點(diǎn)增益比較合適，100ns以長(zhǎng)的記錄選擇4～5點(diǎn)增益，400ns以長(zhǎng)的記錄可選擇5～6點(diǎn)增益。顯示選擇包含兩個(gè)層次的選擇，一個(gè)層次是選擇顯示方式，另一個(gè)層次是選擇顯示模板，根據(jù)不同的對(duì)象，選擇合適的模板，可達(dá)到顯示目的。5.增益調(diào)節(jié)與顯示選擇地形校正在場(chǎng)地勘察和滑坡等地質(zhì)病害診斷中經(jīng)常遇到。地質(zhì)雷達(dá)記錄是以表面為零點(diǎn)的相對(duì)深度，要確定反射面的空間位置需要將深度換算成海拔高程。地形校正需要輸入測(cè)線的高程文件和表層波速，校正計(jì)算是以地形最高點(diǎn)為基點(diǎn)，凡是比它低的點(diǎn)的記錄在開頭都增加一個(gè)時(shí)間延時(shí)，延時(shí)的大小取決于雙程高差與速度的比，校正后的地質(zhì)雷達(dá)記錄中表面反射振幅隨地表起伏變化，地下反射層的埋深未變，但起伏形態(tài)改變了。表層速度選取的是否合適關(guān)系到校正結(jié)果的誤差大小。6.地形校正處理第三節(jié) 地質(zhì)雷達(dá)資料處理與地質(zhì)解釋一.地質(zhì)雷達(dá)資料處理與地質(zhì)解釋1.解釋參考資料地質(zhì)雷達(dá)資料的解釋一定要參考地質(zhì)與工程資料，這些資料對(duì)于辨認(rèn)雷達(dá)波的特點(diǎn)、確定反射層位置都有重要的參考價(jià)值。要收集的參考地質(zhì)資料包括地質(zhì)報(bào)告、鉆探物探資料，并對(duì)工作區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)考察，了解工作區(qū)的地層出露層序、巖性特征、巖體結(jié)構(gòu)特征等，包括巖體的節(jié)理、裂隙、層理的產(chǎn)狀、密度、穿透性等，巖體的風(fēng)化程度、地下水分布及富集地段等；工作區(qū)的構(gòu)造特征，包括斷裂的走向、產(chǎn)狀、規(guī)模，斷裂的組合關(guān)系等。這些資料對(duì)于雷達(dá)資料的解釋非常重要，要學(xué)會(huì)使用和分析地質(zhì)資料，并學(xué)會(huì)用地質(zhì)語言表達(dá)探測(cè)結(jié)果。2.地質(zhì)雷達(dá)記錄的判讀1）反射波的振幅與方向反射波有以下兩個(gè)特點(diǎn)，第一，界面兩側(cè)介質(zhì)的電磁學(xué)性質(zhì)差異越大，反射波越強(qiáng)；因此從反射振幅上可判定兩側(cè)介質(zhì)的性質(zhì)與屬性。第二，波從介電常數(shù)小進(jìn)入介電常數(shù)大的介質(zhì)時(shí)，即從高速介質(zhì)進(jìn)入低速介質(zhì)，從光疏進(jìn)入光密介質(zhì)時(shí)，反射系數(shù)為負(fù)，即反射波振幅反向；反之，從低速進(jìn)入高速介質(zhì)，反射波振幅與入射波同向。2）反射波的頻譜特性不同介質(zhì)有不同的結(jié)構(gòu)特征，內(nèi)部反射波的高、低頻率特征明顯不同，這可以作為區(qū)分不同物質(zhì)界面的依據(jù)。3）反射波同向軸形態(tài)特征地質(zhì)雷達(dá)記錄資料中，同

一連續(xù)界面的反射信號(hào)形成同相軸，依據(jù)同向軸的時(shí)間、形態(tài)、強(qiáng)弱、方向反正等進(jìn)行解釋判斷是地質(zhì)解釋重要的基礎(chǔ)。同向軸的形態(tài)與埋藏的物界面的形態(tài)并非完全一致，特別是邊緣的反射效應(yīng)，使得邊緣形態(tài)有較大的差異。3.解釋技術(shù)及結(jié)果表示方法雷達(dá)的探測(cè)結(jié)果應(yīng)盡量圖形化、圖象化。比如將雷達(dá)探測(cè)結(jié)果表示成彩色地質(zhì)剖面、混凝土厚度表示成曲線圖、二維厚度分布圖等，用WINSURF、EXCELXECEL、CORDRAW、POWERPONIT等繪圖工具可達(dá)到這一目的。三.地質(zhì)雷達(dá)地下檢測(cè)項(xiàng)目及反射波形態(tài)特征1.隧道檢測(cè)地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)在隧道檢測(cè)中用于檢測(cè)襯砌厚度、襯砌混凝土膠結(jié)情況、襯砌背后回填情況、格柵鋼架和鋼筋布置是否符合設(shè)計(jì)要求，隧道超欠挖斷面檢查、超前導(dǎo)管注漿效果檢測(cè)和隧道襯砌含水情況調(diào)查等。測(cè)線布置以縱向線為主，橫向線為輔?？v向線的布置應(yīng)在隧道拱頂、左右拱腰、左右邊墻和底部各一條；橫向布線一般情況間距8-12m。采用點(diǎn)測(cè)時(shí)，每斷面不少于5個(gè)點(diǎn)。三車道隧道應(yīng)在隧道拱頂部位增加兩條測(cè)線。測(cè)線每5-10m應(yīng)有一里程標(biāo)記。1）隧道襯砌厚度檢測(cè)混凝土襯砌厚度檢測(cè)是隧道施工質(zhì)量的重要指標(biāo)，直接影響襯砌結(jié)構(gòu)承載力和隧道運(yùn)營(yíng)使用壽命。2）襯砌混凝土膠結(jié)情況檢測(cè)根據(jù)混凝土反射雷達(dá)電磁波在雷達(dá)圖像上的特征,混凝土膠結(jié)質(zhì)量可分為二種情況:密實(shí)、不密實(shí)?；炷撩軐?shí)是指混凝土振搗均勻、材質(zhì)均一,澆筑質(zhì)量好,在雷達(dá)圖像上表現(xiàn)為圖像清晰,電磁波反射能量分布均勻、能量衰減慢,同相軸連續(xù)性較好、波形穩(wěn)定、規(guī)律性強(qiáng);混凝土不密實(shí)是指混凝土密實(shí)度差、振搗不均勻、局部骨料架空,存在蜂窩、離析現(xiàn)象,澆筑質(zhì)量差,在雷達(dá)圖像上表現(xiàn)為電磁波能量分布不均勻、能量衰減快,局部出現(xiàn)離散現(xiàn)象,同相軸連續(xù)性差,波形波幅不穩(wěn)定、雜亂。3）襯砌內(nèi)存在空洞或脫空質(zhì)量檢測(cè)膠結(jié)緊密,雷達(dá)圖像表現(xiàn)為電磁波反射能量分布均勻、規(guī)律,信號(hào)幅度較弱,波形穩(wěn)定,圖像清晰;輕微脫空,表現(xiàn)為襯砌膠結(jié)界面反射波波形雜亂,能量強(qiáng)弱無規(guī)律性,相位不連續(xù),在剖面圖上不能夠追蹤到連續(xù)的同相軸,局部存在較明顯的反射現(xiàn)象;脫空,表現(xiàn)為襯砌膠結(jié)界面反射雷達(dá)電磁波能量強(qiáng),頻率成份豐富,頻帶較寬,在剖面上形成近圓弧狀的、同相軸連續(xù)可追蹤的反射波組,并伴有多次強(qiáng)反射，且襯砌層底部的反射波振幅明顯增強(qiáng)，但層底的反射波同相軸依然連續(xù)清晰，形狀未發(fā)生大變化。三角形空洞的反射波形態(tài)特征空洞和不密實(shí)帶的信號(hào)特征為，在雷達(dá)時(shí)間剖面圖上，將“雙曲線”異常解釋為襯砌內(nèi)或回填層內(nèi)的空洞，將零亂的團(tuán)塊狀或條帶狀的強(qiáng)反射異常判識(shí)為襯砌內(nèi)或回填層內(nèi)的不密實(shí)帶。4）格柵鋼架和鋼筋布置檢測(cè)地質(zhì)雷達(dá)也可應(yīng)用于對(duì)隧道內(nèi)支撐鋼架的位置進(jìn)行檢測(cè)，襯砌內(nèi)鋼筋或鋼格柵對(duì)隧道薄弱或重要部位起著不可忽略的加固作用，地質(zhì)雷達(dá)能夠檢測(cè)鋼架位置。金屬導(dǎo)體中電磁波速為零，不能傳播。鋼筋對(duì)于電磁波的能量幾乎全部都反射回來，反射系數(shù)近乎為1，反射極強(qiáng)。應(yīng)用高頻天線探測(cè)，鋼筋形成清晰的反射弧，呈半張開的傘形；可靠地檢測(cè)出鋼筋網(wǎng)密度，鋼筋粗細(xì)，布置位置。在雷達(dá)時(shí)間剖面圖上，鋼筋的特征主要表現(xiàn)為沿垂直方向成密集型連續(xù)的小雙曲線形強(qiáng)反射信號(hào)。(a)鋼筋分布良好（b）鋼筋布置不夠(c)鋼筋布置參差不齊鋼架的特征主要表現(xiàn)為沿垂直方向成離散的、月牙形強(qiáng)反射信號(hào)。鋼架雷達(dá)分布圖因?yàn)榻饘傥矬w對(duì)雷達(dá)波的屏蔽及反射強(qiáng)烈，且鋼筋間距較小，所以通常只能判讀靠近混凝土表層的一排鋼筋數(shù)量，后排鋼筋往往反射信號(hào)很弱。另外，如果二次襯砌內(nèi)設(shè)計(jì)有鋼筋網(wǎng)，這時(shí)初襯的鋼架