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中图分类号：C35文献标识码： A
一谱能分析法
（1）定义
不同介质的反射波信号具有独特的频率响应特征。通过计算获得某特定介质的谱能强度或主频谱能比，根据谱能强度分布图或主频谱能比变化曲线分析物性特征的方法，称为谱能分析法。
（2）介质频响特征
采用雷达法，在频率域内通过计算不同介质电磁频响的谱能强度，研究物质构成的某一介质成分比例。
（3）索状材料赋存状态
采用声波反射法，在时间域内通过计算索状材料振动主频的谱能比，研究其赋存状态。
二声波法
1、波纹管孔道注浆质量检测
预应力桥梁在交通建设领域被广泛使用，而梁板预应力钢束波纹管孔道注浆质量对预应力桥梁的使用寿命至关重要。因孔道注浆不密实而造成的预应力筋锈蚀、断面锐减、断丝及内力损失严重等严重质量问题，从而为桥梁安全运营埋下了隐患。
在建期间的波纹管孔道压浆质量检测，现在也有很多方法在用，比如雷达法，但雷达波无法穿透金属材质的波纹管，具有一定的局限性，而我们采用声波谱能比分析法进行检测，不受波纹管材料的限制，已在多个工程项目中使用并验证，取得了较好的效果。
同时，在已知预应力筋长度准确计算声波波速时，采用弦振波动法也可反推钢绞线有效预应力值。
检测内容 误差 分析方法 检测依据
孔道压浆缺陷位置 8 % 谱能分析法 《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004
孔道压浆饱和度 5 % 《声波散射法检测桥梁预应力管道注浆质量技术指南》云南省公路开发投资有限公司
钢绞线有效预应力 8 % 弦振波动法 《桥梁预应力及索力张拉施工质量检测验收规程》（CQJTG/T F81-2009）
验证结果：
2、桥梁基桩钢筋笼长度检测
随着我国工程建设事业的蓬勃发展，灌注桩基础在桥梁、高架桥等工程中大量采用，成为我国工程建设中最重要的一种基础形式。灌注桩钢筋笼的长度是按照有关规范，根据水平静载、弯矩的大小、桩周土情况，抗震设防烈度以及是否属于抗拔桩和端承桩等计算确定的。如果钢筋笼长度不能满足设计要求，将会影响灌注桩基础的稳定性和抗震性能，构成建筑物的安全隐患。因此，检测灌注桩中钢筋笼长度业已成为质量监督管理部门最为棘手的紧迫问题。
我们采用声波反射谱能分析法，通过谱能比曲线图，可清晰分辨出钢筋笼的长度。
检测内容 误差 分析方法 检测依据
桥梁基桩钢筋笼长度 8 % 谱能分析法 《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004
基桩钢筋笼长度检测实例
3、边坡锚索长度检测
预应力锚索是指在一组钢束上施加拉伸“外力”，对锚索钢束施以拉力作用后，钢束材料内部产生与之相平衡的抵抗力，也称“拉应力”，而形成得预应力锚索。预应力锚索由两部分构成：自由段+锚固段。
目前锚索施做工艺：自由段一般是在钢束上套装塑料管实现的；而锚索锚固段是裸露的钢束段通过压注水泥浆与岩体密贴锚固实现的。
采用声波反射谱能比分析法，通过谱能比变化曲线可直观地反映出锚索在不同工况状态下的振动特征，从而达到检测锚索各段长度尺寸的目的。通過弦振频率法计算锚下有效预应力值，并修正锚索自由段长度值，特别为监测高边坡固坡锚索预应力损失变化提供了有效的快速普查手段。
检测内容 误差 分析方法 检测依据
自由段长度 3 % 谱能分析法
《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004
锚索总长度 8 %
锚固段压浆饱和度 5 % 《声波散射法检测桥梁预应力管道注浆质量技术指南》云南省公路开发投资有限公司
锚索有效张拉应力 10 % 弦振频率法 《桥梁预应力及索力张拉施工质量检测验收规程》（CQJTG/T F81-2009）
三雷达法—工程检测
1、隧道仰拱施工质量检测
（1）钢支撑检测
仰拱钢支撑对隧道质量安全非常重要，由于隧道仰拱大多埋深较大，钢支撑雷达反射信号在雷达图像上不易识别，所以钢支撑检测一直是无损检测的一个难题。
我们通过雷达波谱能分析技术，对金属在雷达反射波中频响谱能强度进行分析，解决了大探深弱信号的特定介质识别，获得混凝土构筑物内部金属构件的层析影像图，对钢支撑施作疏密分布（普查）作出量化判定。
检测内容 误差 分析方法 检测依据
闭合成环 5 % 谱能分析法
三维成像法 《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004
空间位置 8 %
平均间距 5 %
榀数 5 %
（2）隧道仰拱充填质量检测
隧道仰拱充填质量是确保道路运营畅通安全的重要指标。通过对仰拱填充材料的雷达波频响谱能强度分析，可直观反映仰拱填充材料的均匀性和结构尺寸，同时对可能存在的质量缺陷空间位置、大小规模、材料物性均有所反映。
隧道仰拱充填质量雷达检测三维成像效果图
2、隧道围岩单位面积支护锚杆密度（数量）检测
在隧道施工过程中，为确保开挖安全及围岩稳定，常采取锚杆技术对围岩进行加固处理，对于施工质量主要侧重于锚杆的长度、锚固度和抗拔力等常规检测项，而对于锚杆施做密度（数量）主要还是凭借施工旁站监理的人为监控，尚无有效的无损检测方法为评估锚杆施做密度提供计算依据。
为此，我们尝试采用谱能分析法，采取在单位面积范围内呈网格布置雷达测线，通过分析单位面积内金属对雷达波频响谱强分布形态，识别一定深度下的金属频响聚能团，来确定单位面积的金属构件分布密度，进而达到检测锚杆密度（数量）的目的。
3、钢筋混凝土钢筋网分布探测
钢筋排布质量是钢筋混凝土构件中的重要指标，它直接关系到结构的抗压、抗剪、抗冲击等使用功能。因此在质量检测中往往是较关键的实测项。
我们采用的高频雷达探测谱能成像技术，效果显著。
4、混凝土构件浇筑质量检测
梁板浇注质量直接影响桥梁的使用安全。对梁板整体浇注质量检测显得尤为重要，传统桥梁梁板检测方法（如回弹法、钻芯法）均存在不全面、不直观或有破损等缺点。我们通过大量的对比实践，采用声波CT或者雷达CT法对混凝土构件进行综合检测。声波CT反映波速变化，可与混凝土强度存在相关性，可用于详细探查；雷达CT反映混凝土内部浇注的密实均匀性，可用于快速普查。
检测内容 误差 分析方法 检测依据
混凝土浇筑缺陷定位 8 % 谱能分析法
二维CT透视 《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004
构件自由水分布 10 %
混凝土浇筑密实均匀性 5 %
浇筑质量评价 质量等级
预应力梁板雷达CT检测实例
5桥墩接缝浇注质量检测
桥墩施工常遇到的表面质量缺陷，通过雷达探测，可掌握表面缺陷对构件的影响程度，为判定构件的使用安全和设计处置提供验算依据。
6混凝土浇筑质量三维成像技术
大型浇筑混凝土构件表面出现较明显的缺陷时，其影响程度是评价施工质量的关键因素。我们通过对某连续刚构桥现浇混凝土构件的检测实践，很好表现了构件内部质量情况。对施工质量的评价提供了直观可靠的依据，效果十分突出。
7现浇梁波纹管精确定位雷达探测层析成像
大型预应力构件波纹管在浇注过程中出现移位，是影响构件工况的重要因素。通过雷达层析成像进行精确定位，为验算设计参数提供准确数据。
8隧道衬砌结构不同介质雷达波频响谱能强度反演技术
采用谱能分析法对常规雷达数据进行精细化分析解译。主要是根据雷达波对不同材料介质频响谱能强度建立模型，通过反演构建三维效果图，达到对施工质量的量化评定和病害隐患性质的判定及空间位置的定位。
四雷达法—地质探测
三维成像技术是目前物探的主要发展方向。我们将其引入到雷达、声波等场地勘察、隧道地质超前预报、运营隧道病害探查等领域，其技术的先进性居国内领先水平。
1路基溶洞及采空區勘察
岩溶发育地区的溶洞是路基基础的极大隐患，他直接影响公路使用的承载力和运营安全，通过物探方法快速探明并加以处置十分必要。通过雷达波谱能分析，可提供地层结构，溶蚀发育情况，溶洞的规模、形态、空间分布等参数。
路基岩溶探测效果图
2桥桩基础溶蚀发育探测
不受桩底雷达探测范围狭小的约束，可在成孔施工任意阶段在桩位地表进行，可探测溶蚀、溶洞的发育情况、规模、形态和分布范围等影响基桩安全的参数，为指导施工、优化设计提供可靠依据。
3隧道地质超前预报
在隧道开挖过程中，三维超前地质预报可以全方位多视角地了解掌子面前方及周边围岩的岩性变化、构造分布及水文地质等信息，是为施工方案确定的有效手段。
地质雷达超前预报三维成像实例
地震反射超前预报三维成像实例
4运营隧道病害成因探查
运营隧道养护期间常遇到一些病害如滴渗漏水，衬砌结构变形开裂、掉块，大多是由于隧道围岩地质环境的应力和水系重新平衡分配引发的隐患表象化，治理加固必须在全面了解造成病害成因的基础上有的放矢地加以处置。地质雷达CT层析成像就是有针对性地解决这一详细探查问题。根据处治设计需要，可对隧道围岩周边一定范围内的岩体完整性、地质构造、衬砌结构质量缺陷、地下水分布等进行探查。
5大尺度探深地质勘察
常规地质雷达法探深一般只能达到15-30m，为加大探深能力，我们采用了雷达波谱能分析后处理技术，对地层深部无法直观识别的微弱信号进行提取分析，取得了80m探深的效果，在同其他物探方法勘察结果对比，有较高的吻合度，且具有快速高效、识别精度高、信息丰富的优势。
某隧道施工坍塌冒顶围岩扰动影响地表雷达勘察效果
五基于谱能分析法对物探信号后处理技术在工程物探领域的探索前景
（1）预埋金属构件锈蚀状况雷达法检测技术
（2）混凝土结构构件微裂缝深度探测
（3）小型浅埋(＜50m)边坡滑动面雷达法探查
（4）桥梁钢管拱肋混凝土灌筑质量无损检测技术思路
（5）水库帷幕灌浆质量探测（>100m的大尺度探深）
（6）隐蔽生命体探测
（7）井下稀有矿矿脉探查
（8）浅层矿藏勘探
（9）战场地雷及战备机场跑道航弹排险探测
一谱能分析法
（1）定义
不同介质的反射波信号具有独特的频率响应特征。通过计算获得某特定介质的谱能强度或主频谱能比，根据谱能强度分布图或主频谱能比变化曲线分析物性特征的方法，称为谱能分析法。
（2）介质频响特征
采用雷达法，在频率域内通过计算不同介质电磁频响的谱能强度，研究物质构成的某一介质成分比例。
（3）索状材料赋存状态
采用声波反射法，在时间域内通过计算索状材料振动主频的谱能比，研究其赋存状态。
二声波法
1、波纹管孔道注浆质量检测
预应力桥梁在交通建设领域被广泛使用，而梁板预应力钢束波纹管孔道注浆质量对预应力桥梁的使用寿命至关重要。因孔道注浆不密实而造成的预应力筋锈蚀、断面锐减、断丝及内力损失严重等严重质量问题，从而为桥梁安全运营埋下了隐患。
在建期间的波纹管孔道压浆质量检测，现在也有很多方法在用，比如雷达法，但雷达波无法穿透金属材质的波纹管，具有一定的局限性，而我们采用声波谱能比分析法进行检测，不受波纹管材料的限制，已在多个工程项目中使用并验证，取得了较好的效果。
同时，在已知预应力筋长度准确计算声波波速时，采用弦振波动法也可反推钢绞线有效预应力值。
检测内容 误差 分析方法 检测依据
孔道压浆缺陷位置 8 % 谱能分析法 《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004
孔道压浆饱和度 5 % 《声波散射法检测桥梁预应力管道注浆质量技术指南》云南省公路开发投资有限公司
钢绞线有效预应力 8 % 弦振波动法 《桥梁预应力及索力张拉施工质量检测验收规程》（CQJTG/T F81-2009）
验证结果：
2、桥梁基桩钢筋笼长度检测
随着我国工程建设事业的蓬勃发展，灌注桩基础在桥梁、高架桥等工程中大量采用，成为我国工程建设中最重要的一种基础形式。灌注桩钢筋笼的长度是按照有关规范，根据水平静载、弯矩的大小、桩周土情况，抗震设防烈度以及是否属于抗拔桩和端承桩等计算确定的。如果钢筋笼长度不能满足设计要求，将会影响灌注桩基础的稳定性和抗震性能，构成建筑物的安全隐患。因此，检测灌注桩中钢筋笼长度业已成为质量监督管理部门最为棘手的紧迫问题。
我们采用声波反射谱能分析法，通过谱能比曲线图，可清晰分辨出钢筋笼的长度。
检测内容 误差 分析方法 检测依据
桥梁基桩钢筋笼长度 8 % 谱能分析法 《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004
基桩钢筋笼长度检测实例
3、边坡锚索长度检测
预应力锚索是指在一组钢束上施加拉伸“外力”，对锚索钢束施以拉力作用后，钢束材料内部产生与之相平衡的抵抗力，也称“拉应力”，而形成得预应力锚索。预应力锚索由两部分构成：自由段+锚固段。
目前锚索施做工艺：自由段一般是在钢束上套装塑料管实现的；而锚索锚固段是裸露的钢束段通过压注水泥浆与岩体密贴锚固实现的。
采用声波反射谱能比分析法，通过谱能比变化曲线可直观地反映出锚索在不同工况状态下的振动特征，从而达到检测锚索各段长度尺寸的目的。通過弦振频率法计算锚下有效预应力值，并修正锚索自由段长度值，特别为监测高边坡固坡锚索预应力损失变化提供了有效的快速普查手段。
检测内容 误差 分析方法 检测依据
自由段长度 3 % 谱能分析法
《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004
锚索总长度 8 %
锚固段压浆饱和度 5 % 《声波散射法检测桥梁预应力管道注浆质量技术指南》云南省公路开发投资有限公司
锚索有效张拉应力 10 % 弦振频率法 《桥梁预应力及索力张拉施工质量检测验收规程》（CQJTG/T F81-2009）
三雷达法—工程检测
1、隧道仰拱施工质量检测
（1）钢支撑检测
仰拱钢支撑对隧道质量安全非常重要，由于隧道仰拱大多埋深较大，钢支撑雷达反射信号在雷达图像上不易识别，所以钢支撑检测一直是无损检测的一个难题。
我们通过雷达波谱能分析技术，对金属在雷达反射波中频响谱能强度进行分析，解决了大探深弱信号的特定介质识别，获得混凝土构筑物内部金属构件的层析影像图，对钢支撑施作疏密分布（普查）作出量化判定。
检测内容 误差 分析方法 检测依据
闭合成环 5 % 谱能分析法
三维成像法 《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004
空间位置 8 %
平均间距 5 %
榀数 5 %
（2）隧道仰拱充填质量检测
隧道仰拱充填质量是确保道路运营畅通安全的重要指标。通过对仰拱填充材料的雷达波频响谱能强度分析，可直观反映仰拱填充材料的均匀性和结构尺寸，同时对可能存在的质量缺陷空间位置、大小规模、材料物性均有所反映。
隧道仰拱充填质量雷达检测三维成像效果图
2、隧道围岩单位面积支护锚杆密度（数量）检测
在隧道施工过程中，为确保开挖安全及围岩稳定，常采取锚杆技术对围岩进行加固处理，对于施工质量主要侧重于锚杆的长度、锚固度和抗拔力等常规检测项，而对于锚杆施做密度（数量）主要还是凭借施工旁站监理的人为监控，尚无有效的无损检测方法为评估锚杆施做密度提供计算依据。
为此，我们尝试采用谱能分析法，采取在单位面积范围内呈网格布置雷达测线，通过分析单位面积内金属对雷达波频响谱强分布形态，识别一定深度下的金属频响聚能团，来确定单位面积的金属构件分布密度，进而达到检测锚杆密度（数量）的目的。
3、钢筋混凝土钢筋网分布探测
钢筋排布质量是钢筋混凝土构件中的重要指标，它直接关系到结构的抗压、抗剪、抗冲击等使用功能。因此在质量检测中往往是较关键的实测项。
我们采用的高频雷达探测谱能成像技术，效果显著。
4、混凝土构件浇筑质量检测
梁板浇注质量直接影响桥梁的使用安全。对梁板整体浇注质量检测显得尤为重要，传统桥梁梁板检测方法（如回弹法、钻芯法）均存在不全面、不直观或有破损等缺点。我们通过大量的对比实践，采用声波CT或者雷达CT法对混凝土构件进行综合检测。声波CT反映波速变化，可与混凝土强度存在相关性，可用于详细探查；雷达CT反映混凝土内部浇注的密实均匀性，可用于快速普查。
检测内容 误差 分析方法 检测依据
混凝土浇筑缺陷定位 8 % 谱能分析法
二维CT透视 《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004
构件自由水分布 10 %
混凝土浇筑密实均匀性 5 %
浇筑质量评价 质量等级
预应力梁板雷达CT检测实例
5桥墩接缝浇注质量检测
桥墩施工常遇到的表面质量缺陷，通过雷达探测，可掌握表面缺陷对构件的影响程度，为判定构件的使用安全和设计处置提供验算依据。
6混凝土浇筑质量三维成像技术
大型浇筑混凝土构件表面出现较明显的缺陷时，其影响程度是评价施工质量的关键因素。我们通过对某连续刚构桥现浇混凝土构件的检测实践，很好表现了构件内部质量情况。对施工质量的评价提供了直观可靠的依据，效果十分突出。
7现浇梁波纹管精确定位雷达探测层析成像
大型预应力构件波纹管在浇注过程中出现移位，是影响构件工况的重要因素。通过雷达层析成像进行精确定位，为验算设计参数提供准确数据。
8隧道衬砌结构不同介质雷达波频响谱能强度反演技术
采用谱能分析法对常规雷达数据进行精细化分析解译。主要是根据雷达波对不同材料介质频响谱能强度建立模型，通过反演构建三维效果图，达到对施工质量的量化评定和病害隐患性质的判定及空间位置的定位。
四雷达法—地质探测
三维成像技术是目前物探的主要发展方向。我们将其引入到雷达、声波等场地勘察、隧道地质超前预报、运营隧道病害探查等领域，其技术的先进性居国内领先水平。
1路基溶洞及采空區勘察
岩溶发育地区的溶洞是路基基础的极大隐患，他直接影响公路使用的承载力和运营安全，通过物探方法快速探明并加以处置十分必要。通过雷达波谱能分析，可提供地层结构，溶蚀发育情况，溶洞的规模、形态、空间分布等参数。
路基岩溶探测效果图
2桥桩基础溶蚀发育探测
不受桩底雷达探测范围狭小的约束，可在成孔施工任意阶段在桩位地表进行，可探测溶蚀、溶洞的发育情况、规模、形态和分布范围等影响基桩安全的参数，为指导施工、优化设计提供可靠依据。
3隧道地质超前预报
在隧道开挖过程中，三维超前地质预报可以全方位多视角地了解掌子面前方及周边围岩的岩性变化、构造分布及水文地质等信息，是为施工方案确定的有效手段。
地质雷达超前预报三维成像实例
地震反射超前预报三维成像实例
4运营隧道病害成因探查
运营隧道养护期间常遇到一些病害如滴渗漏水，衬砌结构变形开裂、掉块，大多是由于隧道围岩地质环境的应力和水系重新平衡分配引发的隐患表象化，治理加固必须在全面了解造成病害成因的基础上有的放矢地加以处置。地质雷达CT层析成像就是有针对性地解决这一详细探查问题。根据处治设计需要，可对隧道围岩周边一定范围内的岩体完整性、地质构造、衬砌结构质量缺陷、地下水分布等进行探查。
5大尺度探深地质勘察
常规地质雷达法探深一般只能达到15-30m，为加大探深能力，我们采用了雷达波谱能分析后处理技术，对地层深部无法直观识别的微弱信号进行提取分析，取得了80m探深的效果，在同其他物探方法勘察结果对比，有较高的吻合度，且具有快速高效、识别精度高、信息丰富的优势。
某隧道施工坍塌冒顶围岩扰动影响地表雷达勘察效果
五基于谱能分析法对物探信号后处理技术在工程物探领域的探索前景
（1）预埋金属构件锈蚀状况雷达法检测技术
（2）混凝土结构构件微裂缝深度探测
（3）小型浅埋(＜50m)边坡滑动面雷达法探查
（4）桥梁钢管拱肋混凝土灌筑质量无损检测技术思路
（5）水库帷幕灌浆质量探测（>100m的大尺度探深）
（6）隐蔽生命体探测
（7）井下稀有矿矿脉探查
（8）浅层矿藏勘探
（9）战场地雷及战备机场跑道航弹排险探测