西商高速公路建设中的地质雷达技术应用与研究

论文摘要

随着国民经济的快速增长,我国公路事业得到了长足的发展,高速公路网已经初具规模,各种等级的公路网度不断加密。同时,公路的施工质量和运营质量问题越来越引起人们的重视。其中,关键的技术问题是公路施工质量和缺陷的检查方法。长期以来,常规的公路检测方法大致可以分为两类:一类是表观检测,它是依靠检测者直接观察或者借助于测绘工具(直尺、水准仪、经纬仪)和公路部门已有的专用仪器(颠簸累计仪、平整度仪、路面横向系数测定仪等)进行无损检测,用于公路路面、路基施工过程中的质量评价和公路运行状况的评价。这种检测方法虽直观易行,但不能对公路内部隐蔽结构做出评价,仅限于几何尺度的检测与评价,也不能进行工程力学指标的检测与评价。另一类是工程试验检测,它是对已投入使用的公路或公路施工过程中的路基、垫层、基层和面层才用一定的方式进行样点抽查,检测其厚度、压实度、含水量、抗压强度、湾沉值、稳定性等指标,寻找是否存在不良隐患。这类检测方法又可以为现场原位试验和室内样本试验两种,该类检测技术通过获取抽样点的公路工程力学参数,对公路施工质量和使用状态做出比较全面的评价。尽管上述检测技术已成为公路检测评价的标准方法,被列入我国的公路检测规范,但有的属于有损检测,有的存在着效率低、下样本和成本高等问题,达不到国际上先进的无损、准确、科学地评价公路质量,需要研究公路检测的新技术和新方法。在西商高速公路隧道建设中,地质雷达技术被大量采用,从运营隧道的病害检测,到新建隧道的施工质量监控,应用领域越来越广泛。在实际工作中,由于知识结构和认识上的差异,对雷达图像的判译结果常常出现分歧,甚至造成检测结果脱离实际情况。本文重点阐述了地质雷达技术用于隧道超前地质预报和衬砌无损检测等内容,为隧道施工安全及施工质量提供重要保证。隧道检测是其发展较为迅速的领域之一,铁路、公路交通以及水利部门均已采用地质雷达技术检测评价既有隧道状况,并且在新建项目中开始大量应用,在施工阶段中对质量进行过程控制,及时发现质量缺陷,使地质雷达成为西商高速公路施工质量监控不可缺少的重要手段。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 西商高速公路工程概况
• 1.3 国内外研究现状
• 第2章 地质雷达技术理论基础知识
• 2.1 麦克斯韦电磁场理论简介
• 2.1.1 位移电流假设
• 2.1.2 麦克斯韦方程组的物理意义
• 2.1.3 电磁波的特点
• 2.2 电磁波在介质中的传播规律
• 2.2.1 地质雷达检测原理
• 2.2.2 电磁波的传播规律
• 2.2.3 电磁波的反射与接收
• 2.2.4 地质雷达的适用条件和特点
• 2.2.5 电磁波在介质中的传播方式
• 2.3 地质雷达资料解释
• 2.3.1 地质雷达的探测图像
• 2.3.2 数据处理
• 2.3.3 拾取反射层
• 2.3.4 判译图像，定量解释
• 2.4 影响雷法测试精度的因素
• 2.4.1 高频特性
• 2.4.2 宽频特性
• 2.4.3 雷达测试的干扰因素
• 2.4.4 能量的衰减
• 2.4.5 合成波速度带来的误差
• 2.4.6 隧道衬砌检测中雷达解释精度分析
• 第3章 地质雷达仪器介绍
• 3.1 硬件配置指标
• 3.1.1 RAMAC 型地质雷达通用型主机CUⅡ主要技术指标
• 3.1.2 RAMAC 系列雷达的天线配置
• 3.1.3 RAMAC 系列雷达的主要特点
• 3.2 雷达数据处理软件配置
• 3.2.1 GrondVision 软件
• 3.2.2 REFLXW 雷达数据处理及解释软件包
• 第4章 隧道超前地质预报研究
• 4.1 超前地质预报简介
• 4.1.1 超前地质预报的重要性及内容
• 4.1.2 地质雷达超前地质预报的优缺点
• 4.2 典型实例
• 4.2.1 西商高速LJ-22 合同段黄沙岭隧道工程概况
• 4.2.2 测线布置及数据采集
• 4.2.3 主要技术参数及图像处理步骤
• 4.2.4 探测成果图
• 4.2.5 资料解释
• 4.3 本章小结
• 第5章 隧道衬砌质量无损检测技术研究
• 5.1 隧道衬砌类型与质检标准
• 5.1.1 隧道衬砌类型
• 5.1.2 隧道工程质量检验评定标准
• 5.2 典型实例
• 5.2.1 隧道初支衬砌质量检测
• 5.2.2 隧道二次衬砌质量检测
• 5.3 本章小结
• 第6章 沥青路面无损检测技术研究
• 6.1 路面贯穿雷达简介
• 6.1.1 路面贯穿雷达原理
• 6.1.2 相对介电常数
• 6.2 典型实例
• 6.2.1 西商高速LM-34 标工程概况
• 6.2.2 路面面层厚度无损检测
• 6.2.3 公路下的空洞检测
• 6.3 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的学术成果