介电常数对探地雷达检测隧道壁注浆效果研究

利用探地雷达方法探测软土盾构隧道盾尾壁后注浆分布效果时,电磁波波速的确定．是保证探测精度以及图形识别的关键技术之一。文章首次利用网络分析仪对影响探地雷达探测精度的壁后注浆材料的介电常数在不同频率下进行了测定,对试验结果进行了正演分析,并与介电常数恒定时的波形进行比较。结果表明针对不同的探地雷达探测频率,采用相应不同的介质介电常数来进行探地雷达探测图像的识别是十分必要的。     

隧道壁后注浆体的探地雷达探测模拟试验研究

针对现阶段软土盾构隧道壁后注浆施工过程中存在的问题,通过对隧道管片后的探地雷达探测目标体的模拟试验研究,充分展示了隧道壁后充填“探测对象”时电磁波的传播规律。结合室内实体管片壁后注浆体和砂层的探地雷达无损探测模拟试验的研究成果,和基于射线追踪原理的GPR数据二维正演结果,对隧道壁后注浆体的分布形态进行了准确的识别。结果表明：隧道壁后注浆材料的期龄,分布形态对GPR探测的剖面图具有显著的影响。试验对探地雷达准确探测和解释盾构隧道盾尾壁后注浆效果具有十分重要的作用。     

盾构隧道壁后注浆的探地雷达探测模拟试验

针对现阶段软土盾构隧道壁后注浆过程中存在的问题及其可能引起后果的基础上,通过对隧道管片后的探地雷达探测目标的模拟试验研究,充分展示了隧道壁后充填“探测对象”时电磁波的传播规律。结合室内实体管片壁后注浆体和砂层的探地雷达无损探测模拟试验的研究成果,和基于FDTD法的GPR数据二维正演结果,对隧道壁后注浆体的分布形态进行了准确的识别。结果表明:隧道壁后注浆材料的龄期、分布形态以及组成材料配比对GPR探测的剖面图具有显著的影响。试验对探地雷达准确探测和解释盾构隧道盾尾壁后注浆效果具有十分重要的作用。     

盾构隧道壁后注浆材料的介电常数测定

在利用地质雷达对盾构隧道壁后注浆进行探测的过程中,电磁波在注浆浆液中的传播速度是影响探测精度的关键参数之一。首先,提出一种测量介质介电常数的终端开路同轴探头技术,该技术将同轴探头紧贴有导电衬底的介质,通过测量探头终端的反射系数来确定介质的介电常数;然后,通过这种室内同轴探头法,测试在频率为1 GHz范围内,上海地区盾构隧道所使用的两种不同配比惰性浆液在第1天龄期的介电常数值以及一定配比的双浆液在第3天和第14天龄期的介电常数,进而得到在不同频率下电磁波在浆液中精确的传播速度。通过对试验结果的分析可知,不同的测试频率、不同的浆液配比以及不同的龄期等因素都影响电磁波在浆液中的传播速度。     

顶管管节壁后触变泥浆探地雷达探测研究

采用探地雷达对顶管顶进中管节壁后触变泥浆进行探测,通过对雷达探测图像的数据处理及解译测得触变泥浆的相对介电常数,获得管节壁后触变泥浆套的分布状况。结果表明:管节壁后泥浆套厚度并非均匀一致,但沿顶进方向能够形成致密的泥浆套且其厚度为理论建筑空隙厚度的8~17倍,而实际施工中泥浆套厚度为建筑空隙的6~7倍时即能达到同样的减摩效果,本次雷达探测能够优化顶管施工质量;此外,通过与盾构隧道管片壁后注浆进行对比发现:电磁波在顶管触变泥浆中的传播速度明显小于其在盾构隧道浆液的传播速度,浆液的含水量及水化速度是影响电磁波在介质中传播速度的关键。     

隧道壁后注浆质量高密度电法测试的可能性

隧道壁后注浆质量的好坏直接关系到工程质量及安全,因此必须对其施工质量进行有效检测与评价.目前检测的技术手段多采用探地雷达法,而高密度电法对介质含水性及密实状况具有显著的效果,能否利用其方法进行壁后注浆质量检测没有相关文献资料,笔者结合软土基础盾构隧道结构进行不同模型设计,通过高密度电法正演模拟及数据反演,进一步说明其进行注浆质量检测的可能性.并就高密度电法实际探测存在的问题及应用进行了探讨分析,力求为隧道壁后注浆质量检测提供一种新的途径.     

盾构隧道壁后注浆浆液与地层适配性优选方法

盾构隧道壁后注浆是盾构施工中的关键技术,在保证围岩稳定、控制地层变形、有效抑制管片上浮等方面有着良好的效果,注浆浆液与地层相适配是影响其效果的核心因素。通过对中国144个地铁隧道项目壁后注浆材料进行调研,并引入博弈论权重的TOPSIS评价方法和研发一维注入装置进行室内注入试验,得到了实际工程中圆砾地层的适配浆液配合比具体值。研究表明：目前盾构隧道壁后注浆仍以单液浆为主,含水地层中选用的多为双液浆或改性单液浆;经注入试验验证,采用TOPSIS评价方法提出与目标地层相适配的浆液配合比范围值是可靠的;通过自主研发的装置进行实际注入,得到了与目标地层相适配的浆液配合比具体值,演算例中圆砾地层浆液配合比具体值建议为水胶比为0.9,胶砂比为0.7,膨水比为0.2,0.3,灰粉比为0.4。基于提出的优选方法,可以为不同地层浆液配合比具体值的选取提供参考。     

基于冲击映像法盾构同步注浆效果检测与评价

针对富水渗透性地层盾构施工同步注浆充填特性,将冲击映像法应用于盾构隧道壁后充填状态的探测。通过冲击弹性波的反射及其区域响应特征的波形分析,基于快速傅里叶变换获取测点冲击响应强度,并通过三维成像建立盾构隧道壁后注浆充填程度空间分布云图。在此基础上,建立检测工程数据样本空间内波形分布及冲击响应强度概率密度函数、风险演化函数,分别定量评价各测区及测线的充填状态及风险;通过检测区域内概率密度函数在对应风险区域的积分,建立盾构隧道同步注浆壁后充填状态综合评价体系。最后,通过工程案例验证了该方法的适用性。     

探地雷达在隧道盾构产生松散体检测应用研究

对软基处理区域铁下穿隧道盾构施工上方探地雷达扫描方法进行了研究,采用钻芯法和高密度电法对探地雷达解释结果进行验证,获得了软基处理区域隧道盾构施工影响产生的空洞或土体松散空间分布,建立了基于雷达扫描隧道盾构产生的空洞与松散体的检测方法.根据雷达扫描解释结果确定的空洞或土体松散空间分布,指导现场施工有针对地进行袖筏注浆加固...     

帷幕注浆加固法在高含水率黄土隧道中的应用

隧道穿越高含水率黄土地层极易引发掌子面涌泥失稳、支护沉降变形大等风险,施工掘进难度大,进度极为缓慢。为解决高速铁路隧道穿越富水黄土地层时出现的各种病害,依托在建宝兰客专上庄隧道施工中的实际情况,采用帷幕注浆加固技术对高含水率黄土地层进行治理,通过超前地质预报地质雷达法及数值模拟等方法对注浆加固效果进行详细评价。结果表明:注浆加固体能够有效阻断地下水的涌渗流,浆液结石体固结强度高,围岩整体稳定性好,未发生涌水、涌泥、掉块、坍塌等现象;注浆后断面初期支护受力状况得到有效改善,隧道围岩塑性应变值得到有效控制。可见,帷幕注浆技术加固效果良好,对于快速、高效地通过高含水率黄土地层具有显著的工程价值。     

利用同轴电缆电磁波反射技术测定非饱和土的含水率

针对同轴电缆电磁波反射技术在量测非饱和土土体含水率方面的应用,在理论上研究了该技术的基本原理,从极化机理出发,推导了电磁波与单相介质相互作用的模型。在该模型的基础上研究了电磁波与非饱和土介质的相互作用,建立了非饱和土介质介电常数与体积含水量之间的关系模型。对不同的土样进行了一系列的室内试验,试验表明,模型能很好地描述非饱和土介质介电常数与体积含水量之间的关系。     

Application of ground penetrating radar in grouting evaluation for shield tunnel construction

Uniformity and quality of the grout behind the lining segments have a great influence on the long-term settlement in shield tunnel construction in soft soil areas. In order to evaluate the effectiveness of the grouting treatment before the tunnel operation, a nondestructive testing method using ground penetrating radar (GPR) was proposed to detect the grout thickness behind the lining segments of metro lines in Shanghai, China. GPR has shown to be a viable approach due to the facts that: (1) the detecting objects (concrete segments, grout and soil) were in the depth of one meter or less; (2) dielectric parameters of all the materials can be obtained from the laboratory; (3) the contrasts in the dielectric properties among these three materials were large enough; (4) only the boundary between the grout and the soil needed to be found since the concrete segments had a known even thickness of 0.35 m. Three GPR frequencies 250 MHz, 500 MHz and 1 GHz were used in the field tests in Shanghai Metro line 9. The results showed that the 250 MHz GPR had a low resolution while the 1 GHz GPR had a shallow detecting depth. Frequency at 500 MHz showed the most promising results. These tests results demonstrated that nondestructive geophysics techniques such as GPR detection can be used to mitigate the risks of long-term ground settlement, a critical issue of shield tunnel construction in soft soil areas such as Shanghai.     

碎石泥土混合体介电常数研究及隧洞软弱带FDTD正演

 基于地质雷达(GPR)方法对深长引水隧洞施工过程中出现的软弱带进行地质超前预报。以软弱带碎石泥土的混合介电常数为研究对象,研究碎石泥土混合体的相对介电常数值及变化趋势,推导含水率与混合介电常数经验公式及关系曲线;通过对2种软弱带的空间分布情形进行FDTD(Finite Difference Time Domain)正演,分析其典型成像规律及特征,从而达到以实测数据推算软弱带的空间位置的目的。分析结果如下：碎石及泥土混合体的各成分体积比对其混合介电常数影响较大,混合体的水体对电磁波的反射特征明显并更容易形成多次波;通过建立FDTD模型正演对比隧洞内实测数据排除多次波干扰,修正地层含水率取值并建立地层三维切片图,可直观体现地层含水分布位置。从而对类似地质预报工作提供方法和指导作用。     

探地雷达在路面厚度无损检测中的应用

探讨了探地雷达在道路无损检测中应用的基本原理和雷达波传播速度的计算方法,分析了道路结构层及电磁波的反射特性,以及探地雷达对路面结构层厚度检测的过程,说明应用探地雷达检测路面厚度是切实可行的。     

Underwater Riprap Reparation-and-Reinforcement Technique for Gravity-Type Piers and Investigation of its Effectiveness

This paper discusses a reinforcement method for pouring high-pressure non-dispersive mortar into underwater piers of riprap, and an integrated detection method for the effectiveness of the reinforcement. For verifying the high-pressure grouting enforcement quality, we apply comprehensive non-destructive geophysical methods including ground penetrating radar (GPR) and elastic wave tomography, incorporating with wave velocity test and point loading strength test for core samples. Elastic wave tomographic results show that the velocity of high-quality pouring region increases and that of the low-quality pouring region is low. GPR profiles indicate that the reflection strength from the interface between solid and hollow concrete layers becomes weak after pouring. Core samples verify these phenomena.