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计■趋潮与监潮・ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ＳＴＡＮＤＡＲＤＩＺＡＴＩＯＮ ＩＳＳＵＥ Ｎｏ．１５９ 地质雷达法与声波法 在挡墙质量无损检测中的应用 杨卫文 （江苏地基工程总公司，江苏宜兴２１４２０６） 摘要：基于地质雷达法和声波法的基本原理并结合工程实例，对采用这两种方法检测挡墙的厚度、密实程度、背后回填 情况、挡墙完整性及其效果作一介绍，有助于其推广和应用。 关键词：地质雷达；挡墙质量；无损检测；介电常数 中图分类号：Ｕ４１７．１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２—４７８６（２００６）１１－００１４—０３ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｇｒｏｕｎｄ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ Ｒａｄａｒ ａｎｄ Ｓｏｎｉｃ Ｗａｖｅ Ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ ｉｎ Ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｒｅｔａｉｎｉｎｇ Ｗａｌｌ Ｑｕａｌｉｔｙ ＹＡＮＧ Ｗｅｉ—ｗｅｎ （Ｊｉａｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐａｒｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｙｉｘｉｎｇ ２１４２０６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｅｘａｍｐｌｅｓ，ｈｏｗ ｔｏ ｉｎｓｐｅｃｔ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｗａｌｌ，ｄｅｎｓｉｔｙ， ｂａｃｋｆｉｌｌ，ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ ｏｆ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｗａｌｌ ａｎｄ ｉｔｓ ｅｆｆｅｃｔ ｉｓ ｅａｓｙ ｔｏ ｂｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ ｒａｄａｒ ａｎｄ ｓｏｎｉｃ ｗａｖｅ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ．Ｉｔ ｉｓ ｈｅｌｐｆｕｌ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｏｐｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｗｏ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇｒｏｕｎｄ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ ｒａｄａｒ；ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｗａｌｌ；ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｏｎｓｔａｎｔ 目前，挡土墙质量检测多采用传统的检验方 性差异的界面是使用探地雷达技术的前提条件和基 法，即开孑Ｌ或开槽取样检测，该方法不仅效率低、 础。由于挡墙是由块石和砂浆垒砌而成．具有一定 代表性差、偶然性大，而且会破坏衬砌和墙体的整 的孑Ｌ状结构，是同体、液体、气体的混合体，因此 体性。因此，人们一直在寻找一种高效、全面、快 不同材质垒块问的接触面、同一材质砌块内部的不 速的检测方法，使这些病害能够提前得到治理。目 连续面、片石与砂浆层之间的接触面、墙体与空气 前，声波和地质雷达技术在浆砌片石挡墙质量无损 之间的接触面、墙体与回填之间的分界面、围岩内 检测试验工作中，由于其具有分辨率高、图像直 部的裂缝面和节理面等都是良好的雷达波反射界 观、对场地条件要求低等优点，在工程勘察与工程 面，所有这些都为雷达和声波检测准备了条件。 检测领域中已得到越来越广泛的应用。 地质雷达对挡墙的检测是通过主机天线向地下 １检测原理 （或挡墙内）发射频率为数百兆赫的电磁波．当电磁 １．１地质雷达法 波遇到不同媒质的界面时便会发生反射．反射波返 地质雷达法也叫做探地雷达法．是利用高频 回地表面，被接收天线所接收（发射与接收可为同 电磁波（１ＭＨｚ～１ ０００ＭＨｚ）探测地下介质电性分布 一天线）的一个过程。在此过程中，雷达主机记录 的一种地球物理探测方法。因此，挡墙是否存在电 下电磁波从发射到接收的双程旅行时间ｔ．而电磁 维普资讯 http://www.cqvip.com
ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ＳＴＡＮＤＡＲＤＩＺＡＴＩＯＮ ＩＳＳＵＥ Ｎｏ．１５９・计■艟黑与监溺 波在地下的传播速度 可由已知介质测定出来，所 以地下异常体的深度（或厚度）Ｈ 可由下式计算： Ｈ１＝ ・Ａ ｔ／２ 声波法提供的资料分析参数为纵波速度 。 ２参数选择与标准值的确定 ２．１地质雷达法 在地质雷达法勘探中，电磁波通常被近似为均 ２．１．１ 相对介电常数 ，的确定 匀平面波，其传播速度 在高阻媒质中取决于媒质 的相对介电常数 ，即： ：型×】０ ｆ】） Ｃ／Ｖ￣ｒ （等） （２） 式中：Ｃ＝Ｏ．３ ｍ／ｎｓ。 式中： ——时间，单位为ｎｓ； 对于挡墙检测，因挡墙材质与背后填充之间的 标定目标体厚度（或距离），单位为Ｉｎ； 物性差异较大，会形成较强的反射，而对于挡墙背 ——电磁波速，单位为ｎ１／ｓ。 后的空洞及挡墙中浆砌片石间的空隙与挡墙材质之 ２．１．２测量时窗的确定 间的物性差异更大，因而形成的反射也就更强。地 根据检测厚度及测定的相对介电常数，可由下 质雷达法可提供的资料分析参数为挡墙厚度日。及墙 式来确定测量时窗： 本 １ ２． 声波法 △ 一 ０．３ ． 一 ㈤ 介质的声学特性与其结构及物理力学特性有 式中：△卜时窗长度，单位为ｎｓ； 关，地质体（包括砼结构）因其岩性、结构特征、力 调整系数，一般取１．５－２．０； 学特性等因素的不同而具有不同的声学特征。通常 其他参数意义同（１）式。 通过测试岩体及砼的声学性质并加以处理，解释判 ２．１．３ 采样率的确定 断其物理学特征及构造（或缺陷），从而进行岩体的 根据采样定理：一个周期内不少于２个采样点， 腿 毒 雯 篓声波法是用人工激发频率在数赫兹至数百赫兹 萎 数百赫兹则群轲虾 Ｓ＝２Ａ Ｔｆ￣ｌＯ （）４ 一 的弹性波向被测介质（墙体）传播，通过观测其在介 式中：Ｓ——采样率； 质中的传播特性，可分析确定介质的物理力学性 △卜时窗长度，单位为ｎｓ； 质。 一天线中心频率，单位为ＭＨｚ。 根据波在介质中的传播特性可知，声波传播速 ２．１．４厚度标准值采用施工时的设计值 度与砼砌体的密实程度、完整性有直接关系。对于 ２．２ 声波法 原材料、配比、测试距离一定的砌体，声波速度 由前文可知，声波法测定的纵波速度 。，直接 大，则砌体密实、完整性好，反之则说明墙体存在 反映着墙体的强度和完整性。浆砌片石或片石砼挡 病害问题。当砌体有裂缝、空洞存在时，表明砌体 墙是由片石和水泥砂浆复合而成的两相复合体，当 的整体性遭到破坏，声波速度将明显降低。 挡墙的组成石料、施工工艺、内部质量、砂浆标号 由于空气与砌体有明显的声阻抗差，所以当声 符合设计要求时，依据规范其纵波速度应是一个较 波在砌体中传播遇到蜂窝、空洞、裂缝等缺陷时， 稳定的值，这个值就是“标准值” 。我们就用实测 将在缺陷界面发生反射、散射和绕射，声波能量被 的 与其比较来评价挡墙的质量。 衰减，其中频率较高的成分能量衰减更快，因此接 ３应用实例 收信号的波幅和频率明显降低，频谱中高频成分明 某路是一条地形、地质条件极为复杂的山区 显减少。分析检测墙体波速的大小、振幅的高低和 路，切割强烈，地形险峻，区域地质构造作用剧 波形，可以得出墙体的相对强度和完整性情况，从 烈，形迹多变。工程中采用了大量的路基支挡建筑 而评价墙体质量的好坏。 物，其中浆砌片石挡墙因其造价低和能就地取材而 设 为直达波波速， 为挡墙高度， 为波在激 应用非常普遍。但如何快速有效地检测此类挡墙的 振点与接收点之间的行走时间，则有下述关系： 质量，已成为现实的问题。我们采用地质雷达法和 ｖｌ＝ｈ／ｔ 声波法对全线５ｍ以上的挡土墙进行了全面检测和 互 墨 昌 二 警 石 量 芝 。一 墨 ０ ｊ 维普资讯 http://www.cqvip.com
计■趁潮与监潮・ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ＳＴＡＮＤＡＲＤＩＺＡＴＩＯＮ ＩＳＳＵＥ Ｎｏ．１５９ 一——————————————————１｜ ≮ 质量评价。取得了良好的效果。 脱落。 地质雷达法和声波法的测线原则均采用纵向布 现场调查发现，多处挡墙均存在不同程度的病 置。线距为ｌＯｒｅ。测线尽量布置在整数里程上。测 害，这与检测结果基本吻合，发现的主要问题为泄 线以路基为零点。每条测线长度即为该处挡墙的高 水孔普遍不出水；一些挡墙采用易风化的泥质灰 度（详见图１）。另外。本次检测中主要介质的相对 岩、页岩做砌筑石料，局部风化严重（见图２）：一 介电常数如表１所示。 些挡墙局部开裂、外鼓（见图３）：一些挡墙内部结 地质雷达 ｜｜ 构不密实，水泥砂浆松散，勾缝脱落（见图４）；另 ｌ｜ 外，部分挡墙局部波速较低（见图５）。 ／ ｜ ］ ｜ ／ ＼地质雷达法 声波法 图１挡墙检测测线布置示意图 ： 表１检测中主要介质的相对介电常数 鍪 整 Ｉ 介质 电导率（Ｏ／ｍ） 相对介电常数 ｔ缸 ＊麟 嚣 耘 譬 萄 水 １０￣－３￣１０— ８１ 图２挡墙局部风化 砂（干） １０－７＾．１Ｏ０ ４～６ 砂（饱和） １０ １Ｏ一 ３０ 粘土（饱和） １０～～１ ８～１２ 灰岩（干） １０＿６ ７ 灰岩（湿） １０－２～２．５ ８～１２ 砂岩（干） １．４ｘ１０－ａ ２．６ 砂岩（湿） ６．９ｘ１０ ２．５ 砼 １０－９￣１０ ６—９ 图３挡墙顶部边缘开裂图像里程 实测中，影响波速的因素有如下几个方面： ａ）片石的硬度：硬度越大，波速越高，南以往 的实测值分析知，灰岩约为１ ５００ｍ／ｓ～２ ５００ｍ／ｓ、砂 岩约为１ ６００ｍ／ｓ～１ ８００ｒｉｆｓ、砂页岩小于１ ６００ｍ／ｓ： ｂ）圬工类型与石料形状：某科研成果显示，石 料为灰岩时，片石砼墙平均速度为４ ７００ｍ／ｓ，浆砌 块石为３ ｌＯＯｍ／ｓ，浆砌片石为２ ５００ｍ／ｓ： ｃ）水泥砂浆标号：石料为灰岩时．７５＃水泥砂 图４挡墙背后脱空图像 浆墙体的平均速度为３ ５００ｍ／ｓ．１００＃水泥沙浆墙体 则为３ ８００ｍ／ｓ： 、、 、ｎ ｄ）水泥砂浆的饱满程度：根据经验．正常墙体 Ｖ Ｖ ｌ｛。 ．／。 波速为１ ８５０ｍ／ｓ，有少量裂纹的为１ ６００ｍ／ｓ，砂浆 Ｕ ＿ 不饱满的为７１０ｍ／ｓ，砂浆松散的为５４０ｍ／ｓ。 ａ） ：７６０ｍ／ｓ 在诸多影响因素中，石质是第一位的．石材形 状、砂浆标号次之。在线路的设计中，石质、材质 九 ｊ’ ｆ 『＼＾ ．１ ．ｆ＼／＼／＼／、＼Ａ／＼ 和砂浆标号都是固定、已知的，真正影响墙体波速 的是砂浆饱满程度及片石间的粘合程度。 Ｖ～ ＼ ｆ ／ ｆＪ ｗ＼』 Ｖ Ｕ 本次检测中，挡墙石料以砂岩、砂页岩、灰岩 ｂ） ：８８０ｍ／ｓ 图５声波曲线图 和泥灰岩为主；圬工以浆砌片石为主．夹少量片石 ４结语 砼；砂浆标号均为７５＃，ｋ２９４＋７９５泥质页岩已分化 与传统钻探、开挖方法相比，探地雷达法和声 维普资讯 http://www.cqvip.com
ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ＳＴＡＮＤＡＲＤＩＺＡＴＩＯＮ ＩＳＳＵＥ Ｎｏ．１５９・掬浦与信■ 国标 《逞输指示掇文ＸＭＬ格式》 的研究与制定 陈琪明，黄德玉，唐 辉，叶 静 （交通部公路科学研究院，北京１０００８８） 中图分类号：Ｇ３０７ 文献标识码：Ｃ 文章编号：１００２—４７８６（２００６）１１－００１７—０７ Ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ’’Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｍｅｓｓａｇｅ ＸＭＬ Ｆｏｒｍａｔ¨ ＣＨＥＮ Ｑｉ－ｍｉｎｇ，ＨＵＡＮＧ Ｄｅ—ｙｕ，ＴＡＮＧ Ｈｕｉ，ＹＥ Ｊｉｎｇ （Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｌｕｔｅ ｏｆ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ０００８８，Ｃｈｉｎａ） 一、任务来源 《运输计划及实施信息报文ＸＭＬ格式》（ＧＢ／Ｔ 交通部公路科学研究院物流工程研究中心结合 ｌ９９４８－２００５）； 国家科技部基础性项目“物流配送标准体系及关键 《运输设备进场／出场报告报文ＸＭＬ格式》； 标准的研究与制定”．研究和制定了有关运输电子 《运输设备堆存报告报文ＸＭＬ格式》； 数据交换的系列报文标准．并已列入国家标准，主 《基于ＸＭＬ的海运提单报文》； 要包括： 《基于ＸＭＬ的运输工具到达通知报文》； 《运输指示报文ＸＭＬ格式》（ＧＢ／Ｔ ｌ ９９４７—２００５）； 《基于ＸＭＬ的运输工具驶离通知报文》； 波法无论从经济还是效率上．都具有明显优势。探 大学学报．１９９３．（３）：２５１—２５６． 淫 地雷达法和声波法检测挡墙．对场地条件无特殊要 ［４１ｌ王惠濂．探地雷达目的体物理模拟研究结果ｆＪＪ． 求，具有速度快、分辨率高、图像显示直观、采样 地球科学，中国地质大学学报，ｌ９９６，（５）：２６６— 点密集以及无破坏、结果一目了然等优点。从具体 ２８４． 的挡墙雷达检测实例分析看，使用探地雷达技术 冯慧民．地质雷达在隧道检测中的应用Ⅲ．现代 和声波技术检测挡墙质量是可行的，值得推广和利 隧道技术，２Ｏｏ４，４１（４）：６７—７１． 用。 『６１郭有劲．地质雷达在隧道衬砌质量检测中的应 参考文献 用效果ｆＪＪ．地质装备，２００１，２（４）：３６—４１． ［１】李大心．探地雷达方法与应用（第一版）［Ｍ】．北 作者简介：杨卫文（１９６７一），男，工程师，１９８９年毕业于南京 京：地质出版社，ｌ９９４． 大学工程地质专业，长期从事岩土工程工作。 ［３】王惠濂．探地雷达概论［ＪＪ．地球科学，中国地质 收稿日期：２００６—０３—２８ ∞
