地质雷达在混凝土质量检测中的应用研究.pdf

第1卷第5期
地泳物理永
Vol 1. No5
2004年10月
CHINESE JOURNAL OF ENGINEERING GEOPHYSICS
Oct.,2004
文章编号:1672-7940(2004)05--0447-05
地质雷达在混凝士质量检测中
的应用研究
魏超,肖国强2,王法刚2
(1.中国地质大学地球物理与空问信息学院,武汉430074;
2.长江水利委员会长江科学院,武汉430010)
摘要;混凝土质量检测以前主要采用钴孔取芯等传统检测方法。由于一些新技术、新工艺和新设备的引
进,导致混凝土浇筑速度加快,传统的检测方法不能满足混凝土质量检測的要求,必须寻求新的快速、有效的
无损检测方法。本文通过制作混凝土模型,内部设置了混凝土浇筑过程中易出现的质量缺陷,利用地质雷达
技术对其进行探测。通过试验研究,表明利用地质雷达技术可以探测到较小尺寸的缺陷体,而且混凝土期
越短,探測效果越明显。
关键词;地质雷达;混凝上质量;缺陷体;检测
中图分类号:P631.2
文献标识码:A
收稿目期:2004-10-16
THE APPLICATION OF GEORADAR IN CONCRETE
QUALITY DETECTION
WEI Chao", XIAO Guo-qiang, WANG Fa-gang
Institute of Geo ph ysics and Geomatics, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China;
2. Yangtze River Scientific Research Institute, Wuhan 430010, China)
Abstract The core drilling was used for detecting the concrete quality in the past. Due to the
appareance of new technologies and new equipment that speed up the concreting, the tradi
tional methods cant satisify the requestments of the concrete quality detection, so the more
fast and effective non-destruct detection methods are needed. We had done concrete quality
detection by using georadar, but it was mainly used for detecting the cementation quality be-
tween the concrete and the interface, such as detecting the cementation status between the
tunnel or cave lining concrete and the wall rock. In this paper, the concrete models with de
fects that often appear in concretes are detected by using georadar. The results indicate that
georadar can detect the defect bodies with much small scales, and the detection effects are
more effective for the new concrete
Key words: georadar; concrete quality; defect bodies; detection
作者简介:魏超(1981-),男,湖北省十堰人,现为中国地质大学2003级硕士研究生,专业方向为地球探测与信息技术,E-mail:cug
weic163.com。
448
工程地球物理学报( Chinese Journal of Engineering Geophysics)
第1卷
测点距-n
1引
AIR
S?
及多
混凝土质量检测主要包括混凝土体內部不密
实体和空洞等质量缺陷探测,以往探測混凝土内
部质量缺陷主要采用钻孔取芯、压水试验和孔
声波等检测方法。这些检测方法对以上缺陷
缺陷体
介质1
是非常有效的“1。但由于现在混凝土浇筑引进
ANOMALY
了新技术,新工艺以及新设备,比如三峡工程大坝
BEDROCK
混凝土浇筑采用新型进口塔带机来运输混凝土
介质2
料,这些新技术、新工艺以及新设备的引进,势必
导致混凝土浇筑速度加快,因此对混凝土质量检
(a)探测模型
査提出了新的要求,要求寻求快速有效的检测方
n上测点位置
法。本文主要介绍利用地质雷达探測混凝土内部
缺陷的可行性研究。在这之前,工程技术人员已
经利用地质雷达检测混凝土质量,但主要用于混
凝士与其接触面之间的胶结质量检测,如检测隧
回
道或洞室衬砌混凝土与其围岩的胶结情况,是否
有脱空等影响工程安全的不良缺陷体
(b)波阵图
2地质雷达探测原理
图1地质雷达探测原理
Fig. 1 Georadar measuring principle
地质雷达是将高频电磁波以宽频带短脉冲形
体埋深、形状等特征参数。反射脉冲的信号强度
式通过发射天线向地下发射,在地下介质中传播
与缺陷体的波的反射系数、穿透介质的波的吸收
的脉冲电磁波遇到不同电性介面时就会产生反射程度以及干扰电平等有关。
波,由接收天线接收反射回波并记录反射时间
电磁波在介质中的传播速度为(C/e,)"2,式中C
检测物理前提
为电磁波在真空中的传播速度,约0.3m/ns,er为
相对介电常数[2)。
表1列出与混凝土质量检测有关的几种介质
地质雷达检测工作采用如图1(a)(探测模的物性参数。从表1可以知道:当混凝土体中出
型)所示的剖面法,即在混凝土表面布置测线,固现不密实体或空洞等质量缺陷,这些部位的部分
定发射天线和接收天线之间距。根据检测精度确空间变为空隙,并被空气或水充填,其物性参数介
定点距,沿测线方向同步逐点移动进行测试
于被充填物与混凝土之间。其空隙率越高,存在
在如图1(a)所示的地质模型中,将毎一测点缺陷混凝土的物性参数与完整混凝土的物性参数
所记录的波形绘于图1(b)中,其中横向轴为每
之间的差异就越大。
测測点沿测线方向的位置,纵向轴为时间轴,即每
测则点所记录的波形随时间的变化。将所有测点所
表1介质物性参数表
记录的波形绘制在一起,即得图1(b)所示的波 Table1 The physical propertyparameters of the medium
阵图。在波阵图中靠近横向轴最早被接收的一组
介质
介电常数
电阻率
弹性波速度
波为每一测点处由发射天线到接收天线的空气直
/Om
n15
达波,波前呈弧形的一组