CN114152225B - 一种隧洞喷射混凝土厚度雷达检测辅助装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种隧洞喷射混凝土厚度雷达检测辅助装置及方法，其测试装置包括木头模板、橡皮泥、胶带。木头模板除正面无模板外，其余五面均为模板连接而成。木头模板里面放置橡皮泥，且橡皮泥放置高度需大于木头模板高度20cm，然后再将胶带粘贴高出木头模板高度部分的橡皮泥。本发明技术人员使用地质雷达测试水工隧洞喷射混凝土厚度前需先将装有橡皮泥的木头模板置于水工隧洞上，从而增强地质雷达天线与被测面的贴合，提高测试精度，且测试效率提升。

Description

一种隧洞喷射混凝土厚度雷达检测辅助装置及方法
技术领域
本发明涉及隧洞施工技术领域，具体地指一种隧洞喷射混凝土厚度雷达检测辅助装置及方法。
背景技术
在现有技术中，对于水电水利工程质量验评，喷射混凝土厚度是锚喷支护质量检测的一个重要指标，目前不过水隧洞及边坡可采用针探、钻孔等方法进行检查，而过水隧洞宜采用无损检测法进行检查（DL/T 5181-2017 水电水利工程锚喷支护施工规范）。地质雷达是一种无损检测法，其具有高精度、高效及高分辨率的特点，是一种有效的喷射混凝土厚度无损检测方法。由于隧洞喷射混凝土面高低不平，难以使得地质雷达天线与喷射混凝土面的有效贴合，从而形成一个空气与喷射混凝土面的电磁波强反射界面，干扰检测效果，从而难以获取离散的喷射混凝土表层准确信息。在假定检测面平整的情况下，地质雷达天线与测距轮处在同一平面，但是隧洞喷射混凝土面高低不平，很可能导致里程轮悬空。由于里程轮滚动才能测试并保存数据，所以当天线前进，而里程轮不滚动，这种情况下则无检测数据。因此，需要开发出一种使得地质雷达天线与喷射混凝土面完美贴合的辅助装置，从而确保隧洞喷射混凝土厚度雷达检测的高效及高精度。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种隧洞喷射混凝土厚度雷达检测辅助装置及方法，使得地质雷达天线与喷射混凝土面完美贴合，保证了检测精度。
本发明的技术方案是：一种隧洞喷射混凝土厚度雷达检测辅助装置，其特征在于包括木头模板，粘在木头模板一面的橡皮泥及沿橡皮泥四周缠绕粘贴连接的胶带。
所述的木头模板为一面带凹槽的长方体；所述的橡皮泥高出木头模板高度20cm，胶带沿高出木头模板高度部分的橡皮泥四周缠绕粘贴连接。
一种使用隧洞喷射混凝土厚度雷达检测辅助装置的施工方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、辅助装置安装
首先制作两个长宽高分别为5m、30cm、30cm木头模板，称A模板及两个长宽高分别为1m、30cm、30cm木头模板，称B模板；然后将橡皮泥放入每个模板中密实，且需高出模板高度20cm。
步骤二、放置水工隧洞边墙及顶拱
当隧洞轴线近乎直线时，采用A模板，将A模板放在需测试喷射混凝土厚度测线上，按压A模板使其与喷射混凝土面紧紧贴合；
当隧洞轴线较为弯曲时，应使用B模板，将B模板放在需测试喷射混凝土厚度测线上，按压B模板使其与喷射混凝土面紧紧贴合。
步骤三、地质雷达测试
隧洞轴线近乎直线时，将地质雷达天线放在A模板上进行测试，当天线到达A模板末端时，再将另一块A模板续接上，然后继续进行厚度测试；当遇到拐弯角度较大时，此时采用A模板可能无法与隧洞喷射混凝土面紧密贴合，此时应采用B模板作为辅助装置进行地质雷达厚度测试；依此相互续接模板保证地质雷达厚度测试的连贯性。
步骤四、喷射混凝土厚度计算
对喷射混凝土的介电常数或电磁波速做现场标定，且隧洞应不少于一处，每处实测不少于三次，取平均值作为该隧道的介电常数或电磁波速，利用以下公式：
εr =(0.3t/2H)2                    （1）
v= 2H/t                          （2）
其中v—电磁波速度（m/ns）；
εr—相对介电常数；
t—双程旅行时（ns）；
H—标定体深度或厚度（m）；
t(ns)为标定体地质雷达剖面图上可得，H为直尺测得的喷射混凝土厚度值（m），然后利用公式（1）、（2）可得出喷射混凝土电磁波传播速度，最后将多个标定体的喷射混凝土电磁波传播速度取平均值从而得出需测试喷射混凝土的电磁波传播速度。由于橡皮泥和围岩均与喷射混凝土相对介电常数差异较大，电磁波在差异界面上会发生反射，因此通过在实测地质雷达剖面可以拾取橡皮泥与喷射混凝土交界面层（双程旅行时t1）和喷射混凝土与围岩交界面层（双程旅行时t2），所以电磁波在喷射混凝土内的传播时间等于（t2-t1）/2。最后通过获取的喷射混凝土电磁波传播速度及电磁波在喷射混凝土内的传播时间（t2-t1）/2带入公式（2）中即可计算出喷射混凝土厚度H（m）。
本发明的有益效果为：
1、技术人员使用以长方体形木头模板和橡皮泥、胶带组合而成的辅助装置进行喷射混凝土地质雷达检测，保证了地质雷达天线与喷射混凝土面的贴合，减少了电磁波由空气进入喷射混凝土界面的强反射波，消除了空气的干扰，提高检测精度。
2、将地质雷达天线置于辅助装置上其检测效率有所提高，消除天线前进而地质雷达测距轮不滑动的现象，获取离散的喷射混凝土表层准确信息，同时也提高了测试效率。
3、采用小尺寸与较大尺寸辅助装置相结合的方法可以在隧洞较为弯曲的情况下仍然能保持高效的探测效率。
下面将结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。
附图说明
图1是某一实测地质雷达剖面。
图2是界面反射层位的拾取。
图3是厚度曲线散点图。
图4为本发明辅助装置示意图。
具体实施方式
参见图4，零部件名称如下：木头模板1，橡皮泥2，胶带3，凹槽4。
参见图4，一种隧洞喷射混凝土厚度雷达检测辅助装置，包括木头模板1，为一面带凹槽4的长方体；粘在木头模板1一面的橡皮泥2及沿橡皮泥2四周缠绕粘贴连接的胶带3。橡皮泥2高出木头模板1高度20cm，胶带3沿高出木头模板1高度部分的橡皮泥2四周缠绕粘贴连接。
木头模板1为一面带凹槽4的长方体形状，其正面不含模板，以放置橡皮泥2。橡皮泥2装入木头模板1中应密实，且需高出模板高度20cm。胶带3需将高出模板高度部分粘贴住，防止其掉落。木头模板1可以配备多种规格。
参见图4，一种使用隧洞喷射混凝土厚度雷达检测辅助装置的施工方法，包括以下步骤：
步骤一、辅助装置安装
首先制作两个长宽高分别为5m、30cm、30cm木头模板1（或称A模板）及两个长宽高分别为1m、30cm、30cm木头模板1，或称B模板，其中正面不需模板盖上。然后将橡皮泥2放入两个模板中密实，且需高出模板高度20cm。
步骤二、放置水工隧洞边墙及顶拱
当隧洞轴线近乎直线时，采用A模板，将A放在需测试喷射混凝土厚度测线上，按压模板使其与喷射混凝土面紧紧贴合。
当隧洞轴线较为弯曲时，应使用B模板，将B放在需测试喷射混凝土厚度测线上，按压模板是其与喷射混凝土面紧紧贴合。
步骤三、地质雷达测试
隧洞轴线近乎直线时，将地质雷达天线放在A木头模板上进行测试，当天线到达A模板末端时，再将另一块A木头模板续接上，然后继续进行厚度测试。当遇到拐弯角度较大时，此时采用A模板可能无法与隧洞喷射混凝土面紧密贴合，此时应采用B模板作为辅助装置进行地质雷达厚度测试。依此相互续接模板保证地质雷达厚度测试的连贯性。
步骤四、喷射混凝土厚度计算
对喷射混凝土的介电常数或电磁波速做现场标定，且隧洞应不少于1 处，每处实测不少于3 次，取平均值作为该隧道的介电常数或电磁波速，利用以下公式：
εr =(0.3t/2H)2                    （1）
v= 2H/t                          （2）
其中v—电磁波速度（m/ns）；
εr—相对介电常数；
t—双程旅行时（ns）;
H—标定体深度或厚度（m）
t(ns)为标定体地质雷达剖面图上可得，H为直尺测得的喷射混凝土厚度值（m），然后利用公式（1）、（2）可得出喷射混凝土电磁波传播速度，最后将多个标定体的喷射混凝土电磁波传播速度取平均值从而得出需测试喷射混凝土的电磁波传播速度。由于橡皮泥2和围岩均与喷射混凝土相对介电常数差异较大，电磁波在差异界面上会发生反射，因此通过在实测地质雷达剖面可以拾取橡皮泥与喷射混凝土交界面层（双程旅行时t1）和喷射混凝土与围岩交界面层（双程旅行时t2），所以电磁波在喷射混凝土内的传播时间等于（t2-t1）/2。最后通过获取的喷射混凝土电磁波传播速度及电磁波在喷射混凝土内的传播时间（t2-t1）/2带入公式（2）中即可计算出喷射混凝土厚度H（m）。
实施例：
参见图1-4，采用实际三个取芯混凝土厚度值其双程旅行时，利用公式（1）、求取喷射混凝土电磁波平均速度v=0.117m/ns（如图1所示）。
界面反射层位的拾取。采用地质雷达配套软件层位拾取功能对橡皮泥与喷射混凝土界面（t1）以及喷射混凝土底界面(t2)进行拾取，从而获取各测点在喷射混凝土中的传播时间t=(t2-t1)/2（如图2所示）。
喷射混凝土厚度计算。将喷射混凝土电磁波平均速度v乘以各测点在喷射混凝土中的反射时间t即为各测点喷射混凝土厚度（如图3所示）。
上面描述，只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制。

Claims (1)

1.一种隧洞喷射混凝土厚度雷达检测辅助装置的施工方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、辅助装置安装
辅助装置包括木头模板（1），粘在木头模板（1）一面的橡皮泥（2）及沿橡皮泥（2）四周缠绕粘贴连接的胶带（3）；所述的木头模板（1）为一面带凹槽（4）的长方体；所述的橡皮泥（2）高出木头模板（1）高度20cm，胶带（3）沿高出木头模板（1）高度部分的橡皮泥（2）四周缠绕粘贴连接；
首先制作两个长宽高分别为5m、30cm、30cm木头模板（1），称A模板及两个长宽高分别为1m、30cm、30cm木头模板（1），称B模板；然后将橡皮泥（2）放入每个模板中密实，且需高出模板高度20cm；
步骤二、放置水工隧洞边墙及顶拱
当隧洞轴线近乎直线时，采用A模板，将A模板放在需测试喷射混凝土厚度测线上，按压A模板使其与喷射混凝土面紧紧贴合；
当隧洞轴线较为弯曲时，应使用B模板，将B模板放在需测试喷射混凝土厚度测线上，按压B模板使其与喷射混凝土面紧紧贴合；
步骤三、地质雷达测试
隧洞轴线近乎直线时，将地质雷达天线放在A模板上进行测试，当天线到达A模板末端时，再将另一块A模板续接上，然后继续进行厚度测试；当遇到拐弯角度较大时，此时采用A模板可能无法与隧洞喷射混凝土面紧密贴合，此时应采用B模板作为辅助装置进行地质雷达厚度测试；依此相互续接模板保证地质雷达厚度测试的连贯性；
步骤四、喷射混凝土厚度计算
对喷射混凝土的介电常数或电磁波速做现场标定，且隧洞应不少于一处，每处实测不少于三次，取平均值作为该隧洞的介电常数或电磁波速，利用以下公式：
εr =(0.3t/2H)2                   （1）
v= 2H/t                          （2）
其中v—电磁波速度，单位m/ns；
εr—相对介电常数；
 t—双程旅行时，单位ns;
H—标定体深度或厚度，单位m；
t为标定体地质雷达剖面图上可得，H为直尺测得的喷射混凝土厚度值，然后利用公式（1）、（2）可得出喷射混凝土电磁波传播速度，最后将多个标定体的喷射混凝土电磁波传播速度取平均值从而得出需测试喷射混凝土的电磁波传播速度；由于橡皮泥（2）和围岩均与喷射混凝土相对介电常数差异较大，电磁波在差异界面上会发生反射，因此通过在实测地质雷达剖面可以拾取橡皮泥（2）与喷射混凝土交界面层双程旅行时t1和喷射混凝土与围岩交界面层双程旅行时t2，所以电磁波在喷射混凝土内的传播时间等于（t2-t1）/2；最后通过获取的喷射混凝土电磁波传播速度及电磁波在喷射混凝土内的传播时间（t2-t1）/2带入公式（2）中即可计算出喷射混凝土厚度H。
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