图5 数据处理与解释流程图
4.2.2 检测若采用波形黑白灰度显示形式打印雷达时间剖面图，资料判释时应在计算
机屏幕上调出彩色时间剖面图作对比。从图件标记起每一步骤均需200%复核、检查，实际上从制成时间剖面图起需经历约10道工序，每道工序均需仔细地研究时间剖面图，打印时间剖面图受打印机打印速度限制，资料处理及判释与现场准备及采集时间比约为4：1到5：1。
4.2.3 介电常数（）的确定
我检测中心检测介电常数的确定常采用反演法，即由公式计算。其中C为光速
（C＝0.3m/ns），△t双程旅时（ns），D是已知厚度值（m）。
通过对已知厚度的部位（隧洞口）标定，确定适合隧道二衬混凝土的相对介电常数值。 4.3 资料的解释原则 ⑴ 二衬砌界面的判识
在探地雷达图像的上部，一般振幅较强，同轴同相比较连续的第一组波形为衬砌界面反射信号。界面判识后输入正常的介电常数值，即可由计算机自动计算出衬砌厚度值，厚度的计算公式为。
⑵ 钢拱架位置及判识
在地质雷达图像中，电磁波遇到钢筋时产生极强的反射，反射波的位置为钢
筋距测试面的距离（背水面保护层厚度）；通过滤波处理，确定各里程段钢筋拱架分布情况及背水面保护层厚度。
⑶ 衬砌混凝土缺陷及位置判识
由于衬砌混凝土与空气的相对介电常数的差异较大，所以探地雷达图像中表现为振幅较强的界面反射信号（多次波），所以空洞的明显特征就是有强烈的多次反射，波从相对介电常数大的物质（C20混凝土为8左右）进入相对介电常数小的物质（空气为1）中时，根据波动原理，在上界面处会先叠加为负波， 可在雷
达图像中准确拾取界面反射的双程旅时，根据公式求得缺陷的位置；衬砌不密实可能是由于混凝土离析振捣造成的，从波形特征与空洞的反射相似，但反射很弱；混凝土中有钢筋时也会产生反射，波从相对介电常数小的物质（C20混凝土为8左右）进入相对介电常数大的
物质（钢筋为∞）中时，根据波动原理，在上界面处会先叠加为正波。
对于复合衬砌隧道,当第一次衬砌与第二次衬砌之间存在空隙时,界面上读取的
厚度值为隧道的二次衬砌厚度，若二者密贴良好，则为一、二次衬砌合值；对于非复合衬砌隧道,该界面上读取的厚度值即为隧道的衬砌厚度值。
5. 雷达探查的典型图象
1.衬砌界线
混凝土衬砌、喷射混凝土与围岩（或其间空区中的空气）有明显的介电常数差，因此在时间剖面图上，衬砌底面和岩石之间有明显的界线。雷达发射的直达波延续4个周期以上，0～12ns左右的目标物的反射波均与它相叠。雷达的直达波呈现几条
平直的水平同相轴的图像，而围岩开挖总有或大或小的不平，故衬砌底界，即它与围岩的分界面的反射波同相轴一般为有起伏的非直线图像，这是很易辨认的。喷射混凝土与模筑衬砌介电常数有差别，但不是很大，它们之间若接触很好或粘结，则可能没有明显的反射波或仅
有微弱的反射波。如果喷射混凝土中有钢质拱架和钢筋网，则由于它们可强烈地反射雷达波，故可看到连续的绵延的反射图像。
图6 某隧道雷达剖面图
图6中由于混凝土与围岩的介电常数差异明显我们能很好的分辨不同介质的分界面。
2.拱架与钢筋网
在地质雷达图像中，电磁波遇到钢筋时产生极强的反射，反射波的位置为钢
筋距测试面的距离（背水面保护层厚度）；通过滤波处理，确定各里程段钢筋拱架分布情况及背水面保护层厚度。
图7 混凝土中布置的钢筋网
图7中由于钢筋的界电常数为∞，图中可见连续的小双曲线反射，这是钢筋网的代表性反射图。
图8 典型的格栅钢架反射
图8中两标距之间为10米，每10米的钢架为9榀达到了设计要求。
3. 衬砌混凝土缺陷
混凝土内部缺陷包括欠密实、脱空等现象，欠密实其表现为波形杂乱且不连续的反射波形。
图9 复合衬砌与围岩间的不密实带
图10某隧道仰拱部位混凝土中出现的不密实区
图10 脱空
图11 钢拱架后出现的空洞异常
6.提高检测精度的措施
⑴详细了解检测区间物理状态
衬砌层物理状态的变化直接影响到雷达波的变化，影响因素主要是含水量的变化、检测面平整度、衬砌层砼材料配比变化、衬砌层结构变化。隧道检测有许多条测线，分若干次检测，每条检测的衬砌层物理状态变化情况并不完全一致，这就需要较为详细地了解设计资料、隧道的施工记录，同时在检测过程中还要做好外业记录(如渗水、平整度等)。只有这样才能根据客观情况，有针对性地对地质雷达资
料进行合理的分析。
⑵合理布置取芯点位
影响检测精度的主要问题是标定的地质雷达的电磁波速度，根本问题是不同区间介质物理状态的变化，实质问题是介电常数的变化。当使用地质雷达进行隧道检测时，合理布置用于标定雷达波速的取芯点位，对衬砌层在不同物理状态下
的雷达波速进行分别统计，并分析雷达波速的变化规律，有效控制因雷达波速的误差带来的探测偏差或较大误差。
⑶注意区分多次反射信号
衬砌层厚度相对较薄，且内部结构比较复杂，衬砌层的面层和内部结构层会形成多次反射信号，多次反射信号可能与内部结构界面形成的反射信号重叠或偏离，当多次反射信号与雷达波同相轴存在连续性偏离的情况下，容易对结构界面的厚度误判。不平整的表面由于与天线不能紧密结合时，也会形成反射界面，同时会有若干个多次反射信号。注意区分多次反射信号，是避免地质雷达资料判读偏差的重要环节。
7.结语
地质雷达检测隧道衬砌层是一种先进的无损检测技术，与传统的人工取芯相比，地质雷达检测采集的数据量大，更加客观且经济、快捷，采用将地质雷达无损检测,可以将施工中存在的各种质量隐患排除在建设施工阶段。随着该项技术的推广,从野外数据采集到后期的数据处理和解释水平不断地提高和完善,地质雷达探
测技术将会在隧道工程质量检测领域具有广阔的发展空间。
参考文献
［1］李大心.探地雷达方法与应用 北京：地质出版社.1994.
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［3］郭有劲.地质雷达在铁路隧道衬砌质量检测中的应用 铁道工程学报, 2002, (2): 71—74. ［4］TB10223—2004,铁路隧道衬砌质量无损检测规程.