填補空白！鋼筋混凝土探地雷達檢測方法與應用

隨著現代基礎設施建設的飛速發展，混凝土結構在土木、水利等工程領域得到了廣泛應用。鋼筋作為混凝土結構的核心組成部分，其保護層厚度、間距、數量、直徑及銹蝕狀況直接關系到建筑物的安全性、耐久性與使用壽命。然而，由于鋼筋埋設于混凝土內部，傳統檢測方法普遍存在破壞性強、效率低下及精度不足等問題，難以為工程安全提供及時、準確的信息支撐。

混凝土內鋼筋典型缺陷

探地雷達作為一種高效、高分辨率、非破壞性的地球物理探測技術，已廣泛應用于道路檢測、地質勘探、管線探測、考古勘探和地雷排查等領域。近年來，其在鋼筋混凝土結構內部缺陷及鋼筋狀態檢測中的應用日益受到重視，尤其在識別鋼筋位置、估算保護層厚度與直徑以及探測早期銹蝕等方面展現出顯著優勢，為解決傳統方法的不足提供了新的技術途徑。

探地雷達系統示意圖

探地雷達鋼筋探測示意圖（a）

和鋼筋的雷達B-scan 圖像（b）

盡管已有不少文獻探討了探地雷達在土木工程中的應用，但針對鋼筋混凝土這一復雜介質中鋼筋的精確檢測，特別是融合深度學習、極化技術、多傳感器信息等前沿方法進行系統性闡述，并提供從理論到實踐完整流程的專著仍較為匱乏。《鋼筋混凝土探地雷達檢測方法與應用》旨在為從事土木工程結構無損檢測技術研究的工程技術人員和科研工作者提供一套系統的參考資料，全面闡述探地雷達技術應用于鋼筋混凝土檢測的理論基礎、關鍵技術及最新進展。在實際操作中，面對鋼筋網的屏蔽效應、雜波干擾、目標特征提取與參數反演精度等具體挑戰，工程技術人員和研究人員常常缺乏系統的理論指導與實用的技術方案參考。本書的撰寫正是為了填補這一空白。

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鋼筋混凝土探地雷達檢測方法與應用

劉海, 杜彥良, 崔杰著

北京：科學出版社, 2025.10

ISBN 978-7-03-083009-8

本書內容安排如下：

• 第1 章介紹多種基于探地雷達的鋼筋無損檢測方法；

• 第2 章介紹探地雷達的電磁波基本理論和鋼筋混凝土中鋼筋目標的雷達回波特征，為理解檢測原理奠定基礎；

• 第3 章重點闡述深度學習技術在鋼筋智能識別中的應用，包括數據集構建、模型訓練與驗證；

• 第4 章針對混凝土內部隱蔽缺陷（如脫空、裂縫），探討其探地雷達識別與成像方法；

• 第5 章針對密集鋼筋網對深層目標或缺陷探測的屏蔽效應，深入分析其機理并介紹基于深度學習的雜波抑制技術；

• 第6 章創新性地提出結合探地雷達與電磁感應的雙探頭檢測方法，詳細闡述其原理、系統構建、標定試驗和特征反演方法；

• 第7 章介紹基于雙極化探地雷達的鋼筋檢測方法；

• 第8 章聚焦結構健康監測的關鍵問題，系統闡述利用（極化）探地雷達進行鋼筋早期銹蝕檢測的技術方法，包括極化校準、極化分解和實例分析。

殘差通道注意力網絡框架結構

探地雷達已成為檢測鋼筋混凝土隱蔽缺陷的重要工具，但鋼筋網的強烈雜波嚴重干擾缺陷的反射信號，尤其是在復雜的雙層鋼筋網結構中。本書提出一種基于注意力機制的殘差通道注意力網絡，用于探地雷達數據中的雜波去除。該方法專門針對鋼筋混凝土中的雙層鋼筋網，基于信號而非圖像的處理，實現了鋼筋雜波的有效抑制和缺陷回波的增強，從而提高檢測精度。

《鋼筋混凝土探地雷達檢測方法與應用》一書，系統闡述了探地雷達應用于鋼筋混凝土檢測的理論基礎、關鍵技術及最新研究進展。該書具有以下兩個突出特點：

其一，聚焦前沿。書中系統融合了深度學習、極化雷達、多源信息融合等前沿技術，展現了探地雷達領域的最新進展。

其二，體系完整。從物理原理、信號處理、成像算法到工程實踐，該書構建了完整的知識體系，全面呈現了相關方法和技術的研究成果與發展脈絡。

相信該書能為從事土木工程結構無損檢測技術研究、應用與教學的工程技術人員、科研工作者，以及相關專業的研究生提供極具價值的參考。

李術才

中國工程院院士

2025 年8 月7 日

本書的研究工作得到了國家自然科學基金重點國際（地區）合作研究項目（52020105002）、國家自然科學基金面上項目（52179126）、廣東省基礎與應用基礎研究基金粵穗聯合基金粵港澳研究團隊項目（2021B1515130006）、廣東省自然科學基金卓越青年團隊項目（ 2024B1515040017 ） 和深圳市科技計劃項目（KQTD20180412181337494）的資助。

本文摘編自《鋼筋混凝土探地雷達檢測方法與應用》（劉海, 杜彥良, 崔杰著. 北京：科學出版社, 2025.10）一書“前言”“序”，有刪減修改，標題為編者所加。

ISBN 978-7-03-083009-8

責任編輯：鄧新平 張雨苗

本書系統闡述了探地雷達在鋼筋混凝土檢測中的應用，內容包括探地雷達的基本理論、混凝土內鋼筋的探地雷達回波特征及深度學習在鋼筋識別中的應用，重點介紹了鋼筋直徑、保護層厚度和銹蝕的檢測方法，強調了探地雷達在提高無損檢測精度和效率方面的作用，并展示了最新研究進展及應用案例。

本書適合作為土木工程結構、無損檢測技術領域的參考書，可供工程技術人員、相關領域科研工作者和研究生使用。

（本文編輯： 劉四旦 ）

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