地质雷达技术在隧道工程中的应用的简要介绍

雷达技术在隧道工程中的应用

（一）测试方法及原理

随着我国交通基础建设的不断发展，隧道工程越来越多，隧道工程的衬砌质量好坏，影响隧道运行安全，故探地雷达检测方法愈来愈多地被应用于隧道衬砌质量检测，并已取得了显著的社会效益与经济效益。

探地雷达是采用高频率（主频为数十兆至千兆）的宽频带脉冲电磁波束通过天线 T_X 向介质体内定向发射，电磁波在传播途径中遇到介电性质不同的分界面或不均匀介质体后产生反射（回波），反射波被介质表面的接收天线 R_X 接收，然后，再通过显示等装置在时间域中识别并确定出回波及其相位、振幅、波长等特征，确定旅行时间（亦称双程走时），从而确定出界面或目标体的空间位置。

探地雷达发射的电磁波旅行行程可用图 1(a)表示，该方法属于反射波探测法。如图探地雷达通过雷达发射天线（T_x）向介质体内以一定波束角发射高频电磁波，电磁波在传播途径中遇到不同介质分界面产生反射，反射波（图1（b）中 t_R 处反射波组）被设置在介质表面某一固定位置的接收天线（R_x）接收，与此同时接收天线还接收到雷达

（1）式中t

v_G—电磁波在介电常数为ε₁ 的目标层中的传播速度，单位为 m/ns S、d 分别为发射天线和接收天线距离与反射界面的埋深。

式中 v_G 可由沿介质 1 表面传播的直达波走时方程 t_G=S/v_G 确定，或由 v_G=C₀ /ε_{r 1} ^{1 / 2} 计算求取。

由上所述，雷达反射波的旅行时，会随被测介质的厚度而变化。由是，把发射与接收天线在被测介质表面同步移动，便可将反射界面的反射波依次排列成二维图像。