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地质雷达在隧道检测中的空洞图像分析
作者：张海红来源：《中国科技纵横》2016年第13期
【摘要】地质雷达技术是随着高频电磁波和信号处理技术发展起来的一项无损检测技术。本文以地质探测空洞为基本原理，对隧道检测中的空洞图像进行了具体分析，以便更好的了解隧道初次支护和二次衬砌中存在空洞的情况，分析对其安全及运营的影响，为隧道施工质量检测和维护提供指导。
【关键词】地质雷达隧道检测空洞图像
随着我国公路、公路网发展快速发展，隧道建设将越来越多。隧道初次支护和二次衬砌中存在空洞将对隧道的建设的安全及运营的安全严重的影响，因此，空洞的探测是隧道建设质量检测和隧道维护检测中重点探测的病害之一。在二次衬砌中，模板与模板交界处，经常会出现直角三角形空洞，在初次支护或二次衬砌中经常会出现近似圆形或矩形空洞及类似几种形状的组合形式空洞。为了更好的对各种形状的空洞进行数据解释。本文通过数值模拟和物理模型试验选取了比较有代表性的形状即直角三角形、矩形和圆形进行研究。总结了各种形状的空洞地质雷达图谱特征，为隧道施工质量检测和维护检测提供指导。
1地质雷达探测空洞原理
地质雷达工作原理是使用频率为
MHz～
GHz的电磁波，通过发射天线向介质发射宽频带短脉冲电磁波，电磁波在介质中沿特定的方向传播，当遇到介电常数不同的分界面时或目标物发生反射，由介质表面的接收天线接收，根据接收到雷达波的波形，振幅强度和时间变化特征推测界面和目的物。根据电磁学理论，当电磁波在地下介质传播时，遇到不同电介质的分界面时，由于上下界面的电磁性差异，将发生反射和折射。两侧介电常数的差异决定了反射系数大小；又因为雷达反射波的振幅大小与反射系数成正比，因而，当相邻介质的相对介电常数差异越大，反射系数就越大，反射振幅也就越大，反射界面也就越容易识别；当相邻介质的相对介电常数差异越小，反射系数越小，反射振幅也就越小，反射界面越不容易识别，介质的界面和目标物也就越不容易找到。
2探测实验
21工程概况
西狭隧道为左右行分离式的双洞特长隧道，位于十堰至天水高速公路甘肃段，天水端洞口段为小净距。隧道右线起讫桩号为YK599715～YK603005，长3290m；左线起讫桩号为ZK599715～ZK603017，长3302m。
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22实验概述
物理模型：利用硬纸板制作成直角三角柱和长方体，由于硬纸板不容易制作成圆柱体，利用两端用硬质板堵住PVC管制成圆柱r