隧道超前地质预报中地质雷达的应用

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地质雷达法在隧道超前地质预报中的应用

地质雷达法在隧道超前地质预报中的应用

d o i :10.3963/j .i s s n .1674-6066.2022.04.025地质雷达法在隧道超前地质预报中的应用

董伟伟,麦燕午

(葛洲坝集团试验检测有限公司,宜昌443002

)摘 要: 超前地质预报技术为隧道的安全施工提供强有力的保障㊂该研究以新建当阳至远安支线铁路槐树店隧道为研究对象,考虑到宜昌山区喀斯特地貌丰富,隧道建设大概率会遇到溶洞等地质问题,采用地质雷达法对槐树店隧道进行超前地质预报㊂结果表明,地质雷达法在预报溶洞灾害等方面具有优势,成功预判在槐树店隧道掌子面前方D K 54+745~D K 54+753区段存在溶洞㊂关键词: 地质雷达法; 隧道; 超前地质预报

A p p l i c a t i o no fG e o l o g i c a lR a d a rM e t h o d i nA d v a n c eG e o l o g i c a l P r e d i c t i o no fT u n n e l C o n s t r u c t i o n

D O N G W e i -w e i ,MA IY a n -w u

(C h i n aG e z h o u b aG r o u p T e s t i n g C o ,L t d ,Y i c h a n g 443002,C h i n a )A b s t r a c t : T h e a d v a n c e d g e o l o g i c a l p r e d i c t i o n t e c h n o l o g yp r o v i d e s a s t r o n gg u a r a n t e e f o r t h e s a f e c o n s t r u c t i o n o f t h e t u n n e l .T h i s s t u d y t o o k t h en e w l y b e i n g b u i l tH u a i s h u d i a nT u n n e l o f t h eD a n g y a n g -Y u a n ᶄa nB r a n c hR a i l w a y a s t h e r e -

地质雷达在柳家槽隧道超前地质预报中的应用

地质雷达在柳家槽隧道超前地质预报中的应用

地质雷达在柳家槽隧道超前地质预报中的应用

发布时间:2023-03-24T09:50:32.884Z 来源:《工程建设标准化》2023年1月1期作者:李靖江

[导读] 在隧道施工中面对各种复杂的地质情况,超前地质预报尤为重要,文章以湖北恩施柳家槽隧道为工程实例李靖江

中南安全环境技术研究院股份有限公司武汉 430000

摘要:在隧道施工中面对各种复杂的地质情况,超前地质预报尤为重要,文章以湖北恩施柳家槽隧道为工程实例,介绍了SIR4000地质雷达的技术原理及使用方法,通过现场采集的数据进行处理并分析,印证了地质雷达在超前地质预报中的准确性。

关键词:超前地质预报隧道地质雷达

随着交通及其他基础设施建设的发展,在湖北省西及北部的在建、拟建隧道较多。隧道施工[1]期间,由于前方掌子面围岩地质情况较为复杂,经常遇到断层破碎带、溶蚀裂隙区、裂隙密集带、富水带、偏压区等不同地质体而导致的一系列地质灾害,时刻威胁着施工安全和人员安全。加上前期地质勘察结果与现场实际施工中存在一定出入,因此,在隧道掘进期间进行地质预报能更好的保障施工安全和工程质量。

1 地质雷达超前预报原理

地质雷达通过发射天线向隧道开挖面(掌子面)前方发射高频电磁波,当它遇到掌子面前方不同地质体或介质分界面时发生反射和透射,反射波被布设在掌子面的接收天线接收,并由主机记录下来,通过信号处理软件处理后形成雷达波剖面图。

电磁波在遇到介质界面时,反射波R为:

由以上公式可知,电磁波的反射系数取决于介质的相对介电常数,介电常数差异越大,雷达波形越清晰,由于不良地质体[3]中存在的各种水、岩石、岩石间隙中的空气以及软弱夹层等物质的介电常数差异较大,为雷达做地质预报提供较好的物理前提。

地质雷达(GPR)在超前地质预报中的应用李耀

地质雷达(GPR)在超前地质预报中的应用李耀

地质雷达(GPR)在超前地质预报中的应用李耀

发布时间:2021-04-06T10:46:55.007Z 来源:《建筑科技》2021年1月上作者:李耀[导读] 对于地质条件复杂的隧道工程,隧道施工涉及到工程的安全性、质量、成本和进度。隧道的地质超前预报的应用十分广泛,预报方法很多。其中地质雷达的优点是扫描速度快、重量轻、分辨率高、屏蔽效果好、图像直观、对施工和跟踪的影响小,并在使用过程中积累了大量的工程测量数据和图像分析经验,近年来已广泛用于建筑检查和地质预测中。

上海勘察设计研究院(集团)有限公司青岛分公司李耀青岛 266199

摘要:对于地质条件复杂的隧道工程,隧道施工涉及到工程的安全性、质量、成本和进度。隧道的地质超前预报的应用十分广泛,预报方法很多。其中地质雷达的优点是扫描速度快、重量轻、分辨率高、屏蔽效果好、图像直观、对施工和跟踪的影响小,并在使用过程中积累了大量的工程测量数据和图像分析经验,近年来已广泛用于建筑检查和地质预测中。根据地质雷达预报的基本原理,将地质雷达用于隧道超前预报,可以采取有效的预防措施确保隧道施工的安全性,并且预报精度高。关键词:地质雷达(GPR);超前地质预报;隧道;探测引言

地质超前预报是为了预测和预报隧道开挖过程中的围岩坡度以及隧道前方的不良地质状况。超前地质预报通常使用许多物理勘探方法,它们的分类也不相同。传统的地质素描方法和物理勘探方法是当今隧道建设中常用的超前地质预报方法。传统的地质素描方法包括超前试验坑法,正洞地质草图,水平超前地质勘探等。物理勘探方法包括TSP-203,GPR,声学测试,地震反射法和红外水质勘探等。其中,GPR已成为地下工程中常用的一种先进的地质预测方法。 GPR广泛用于工程质量检查,现场勘测和隧道超前地质预报。其特点是操作方便、分辨率高、预测距离短,并且对电磁干扰的敏感性较高。

长大公路隧道超前地质预报中地质雷达的应用与数据分析

长大公路隧道超前地质预报中地质雷达的应用与数据分析

电磁波在介质 中传播 时其路径 、电磁场 强度 与波 形将 随所通 过 介质 的 电性 质及 几何 形态 而变 化 。 因 此 ,根据 接收波的旅行时间 ( 亦称双程走时 )、幅度 与波形 资料 ,可推断介质的结构。 目标 体到掌子 面的距离d v / ( 为电磁波 = t 2 At A
关 系到 隧 道 能 否成 功 修 建 。 文章 结合 某 高速 公路 长 大 隧道 的 工 程 实际 ,通 过 地 质 雷达 方 法在 超 前 地 质预 报 中的成 功 案 例 ,证 明 了地 质 雷达在 短 距 离超 前 地 质 预报 中 的重要 作 用 ,提 出 了提 高地 质 雷达 波 形 解释 、 识 别 的准 确 性 和精 度 需要 注 意 的 问题 ,并对 最佳 作 业 时 间进 行 了建议 。
传 播速 度 ;预 报 范 围为 1 ̄ 3m 5 0。
测 线布置:根据施工方法确定测线 的布置形式 。
图 2地 质雷达超前预报 工作 示意 图
4 o 中固 新技 企业 2 1 O 0 高 术 _ 0 11
毛毡岭隧道洞 口段采用的施工方法有 :上下 台阶法和
双侧壁 导坑 ( 侧壁导坑 内采用上下 台阶 )法 ,重 点对
的 双程 走 时 ,n ;V 电磁 波 的 传 播速 度 , c / s 。 s 为 mn )
常遇到断层 、破碎带、溶洞等不 良的地质 因素。如果

地质雷达技术在隧道施工地质超前预报中的应用

地质雷达技术在隧道施工地质超前预报中的应用
摘 要 介 绍地质 雷达 的工作原 理及优 缺点 , 并结合扎 营 山隧道超 前地质 预报 工程 实例 , 阐 地质 雷达 超前地 质预报 掌子 面 扎 营山隧道
述地 质雷达在 隧道监 控 中的应 用。
关键词
地 质 雷 达 ( Go n eer ig R d r 简 称 ru d P n t t a a , an
和 预报 。 I 基本 原理 地 质 雷 达 是 利 用 电磁 波探 测 损 耗 的 电介 质 材 料, 以检 测结 构 和 内部 材 料 的 特性 的变 化 ( 维斯 戴
通过 对时域 波形 的采集 、 处理 和分析 , 应用地 质 雷达 成像技 术 , 可对隧 道掌子 面前方 4 0m左右 进行
3 0 0
r' f

潼 鼢 藕
红 等色砂 壤 土夹碎 石及 母 岩风化 残 积块 , 松散 结 构 , 分布 于 隧道 进 、 口地 段 ; 2) 岩 , 二 叠 系 上 统 出 ( 基 为

济 、 损 、 速而直 观 的成像 特点被 广泛 地应用 于隧 无 快
道超前 地质 预报 中 , 预报掌子 面前 方遇 到的岩溶 、 破 碎带 、 地下水 害等 不 良地 质 情 况 , 时 采 取 有 效 措 及 施, 确保 隧道施 工 的安 全 。
隧道施 工地 质超前 预报是 采用地 球物理 探测手
连 续发射 脉 冲式 高 频 电磁 波 , 遇到 有 电性 差 异 的 当 界 面或 目标体 ( 电 常数 和 电导率 不 同 ) 即发 生 介 时

地质雷达在岩溶隧道超前地质预报中的应用

地质雷达在岩溶隧道超前地质预报中的应用

第18卷第9期中国水运

Vol.18No.92018年9月China Water Transport September 2018

收稿日期:2018-03-03

作者简介:池昌峰(1992-)

,男,福建连城人,贵州大学资源与环境工程学院在读硕士研究生,主要从事探地雷达应用及数据处理方面的研究。

通讯作者:陈筠(1970-),女,贵州贵阳人,硕士,贵州理工学院交通工程学院,副教授,主要从事区域稳定与岩体

稳定、岩溶工程地质、边坡工程等方面的研究。

基金项目:

贵州省国土资源厅重大专项(992011010003);贵州省水利厅科技专项经费项目资助(任务书编号:KT201804)。地质雷达在岩溶隧道超前地质预报中的应用

池昌峰1

,陈

筠2

,梁

风1,施鹏超1,邬忠虎

3

(1.贵州大学资源与环境工程学院,贵州贵阳550025;2.贵州理工学院交通工程学院,贵州贵阳550003;

3.贵州大学土木工程学院,贵州贵阳550025)

要:隧道在施工过程中常常面临各种不良地质现象的威胁,如不能及时发现将可能造成重大的人员和财产损失,

所以超前地质预报是隧道施工中一个十分重要的环节。地质雷达是分辨率较高的一种物探仪器,具有成本低、效率高等特点,在超前地质预报中得到了广泛的应用,其对于掌子面前方的溶洞具有一定的识别能力。黔大高速东清段位于贵州省毕节市,其土老冲隧道和保罗山隧道的隧址区的不良地质现象为岩溶,属于典型的岩溶隧道。通过对实际预报案例的研究,分析了岩溶裂隙和溶洞的雷达波形特征,以期对今后该区域的类似工程提供参考和借鉴,提高地质雷达图像解译的精度。

浅谈地质雷达在岩溶隧道超前地质预报中的运用

浅谈地质雷达在岩溶隧道超前地质预报中的运用

浅谈地质雷达在岩溶隧道超前地质预报中的运用

蒋帅男

(1.成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059)

摘要:近年来,随着我国交通事业的迅猛发展和西部大开发战略的实施,在岩溶地区修筑的隧道越来越多,而在岩溶地区隧道施

工中,对掌子面前方一定范围的地质情况进行准确超前预报却是保证隧道施工安全的关键。本文以中坝隧道为例,通过对拟掘进段

隧道勘察资料及工程地质条件的解读、隧道掌子面地质编录情况的判别和解译结果的综合分析,预判拟掘进段存在溶腔,并通过

超前钻孔揭示验证,得以及时采取有效措施,确保了生命及生产安全,表明在岩溶地区采用地质雷达进行超前地质预报是可行的。关键词:隧道;超前地质预报;地质雷达;岩溶;

1 前言

由于地面水和地下水的溶蚀作用,在碳酸盐岩地区发育着各种类型的岩溶地貌和岩溶形态,给工程建设带来一定的复杂性,每年都因不同程度的岩溶危害而造成巨大的经济损失和危及人身安全,而随着我国交通事业的迅猛发展和西部大开发战略的实施,在岩溶地区修筑的隧道越来越多,因此在岩溶地区隧道施工中,对掌子面前方一定范围的地质情况进行准确超前预报是保证隧道施工安全的关键。

超前地质预报方法用来准确预测隧道开挖工作面前方工程地质状况,可以减少施工的盲目性。采用科学的、先进的隧道超前隧道岩溶超前预报的手段有很多种,比如TSP、超前地质钻孔和地质雷达等。而地质雷达探测具有分辨率高、定位准确、快速经济、灵活方便、剖面直观、实时图像显示、处理速度快等优点,近年来在国内外岩溶预报上,比较受亲睐[1]。

地质雷达在隧道超前预报中的应用

地质雷达在隧道超前预报中的应用

地质雷达在隧道超前预报中的应用摘要:从地质雷达预报的基本原理出发,结合工程实践进行了案例分析与说明。实践表明,采用地质雷达进行隧道超前预报,提前采取有效的防范措施,确保隧道施工的安全是可行的,且具有较高的预报精度。

关键词:隧道地质雷达超前地质预报

1 引言

隧道地质超前预报由来已久,超前预报的方法也有很多,主要有隧道地质超前预报系统(tsp)、地质雷达( gpr )法、超前钻孔法和超前平导法等几种,地质雷达具有扫描速度快、重量轻、分辩率高、屏蔽效果好、图像直观、对施工影响小和可跟踪施工全过程等优点,并积累了大量的工程实测数据和图像分析经验,近年来在施工检测及地质预报中得到了广泛应用。本文主要介绍地质雷达工作的基本原理和在六宜高速公路隧道施工过程中的应用及指导作用。

2 地质雷达法的基本原理

地质雷达(ground penetrating radar ,简称gpr)方法是一种用于探测地下介质分布的广谱(1mhz—1ghz)电磁技术。地质雷达用一个天线发射高频电磁脉冲波,另一个天线接收来自地下介质界面的反射波。通过对接收的反射波进行分析就可推断地下地质情况。

探地雷达发射的高频电磁波传播速度主要与介质的介电常数有

关。电磁波在某种介质中传播时,遇到不同的界面(如岩体的脱空、充水等)将会产生反射和透射。

3 工程实例

加底峒隧道是广西六(寨)~宜(州)高速公路上一座地质条件较为复杂的山岭隧道,隧道围岩以白云质灰岩为主,中厚层状构造,节理裂隙较发育,岩体较破碎。局部存在溶隙,溶洞,软弱夹层等潜在的地质条件,为了保证施工过程的顺利进行以及施工安全,在隧道开挖过程中做了大量关于地质雷达隧道超前预报的工作。预报采用仪器为美国gssi公司生产的sir—20型地质雷达,天线中心频率为100mhz,测线布设采用“井”字形。

地质雷达在地铁隧道超前地质预报中的应用

地质雷达在地铁隧道超前地质预报中的应用

地 质 雷 达 在 地 铁 隧 道 超 前 地 质 预 报 中 的 应 用



( 湖北 省鄂东北地 质大队 , 湖北 孝感 4 3 2 0 0 0 )
要: 以某地铁隧道超前地 质预 报为工程实例 , 应用地质雷达技术 , 在分析 了地质 雷达 工作 原理 的基础上 , 结合 前期勘察 和施 工
蕞 厂
毳 L
已 开挖隧道 :

界 面
岩性
花岗岩
介电常数
4 . 0— 8 0
电磁波速/ m・ n 8 一 0 . 1 1 3— 0 . 1 4 4 0 . 1 4 0 0 . 1 3 7
O . 1 l O
蓊 厂 Hale Waihona Puke Baidu
微风化花 岗岩 中风化花 岗岩
7 5 MHz 。
图 1 地质雷达的工作原 理示意图
地 质雷达工作时 , 其 回波走 时( 电磁波行程 所需时间 ) t 为:
t =~
( 1 ) 得 的天线 中心频率 综合 考虑 , 计算 出最 终 的雷达 天线 中心 频率 。
其中, 为发射 、 接收 天线 的间距 ; z为反 射 点 的法 线 深度 ;
s t r e s s a p p l i c a t i o n t e c h n i q u e s o f l a r g e d e f o r ma t i o n o f s o f t r o c k t u n n e l

地质雷达在隧道超前地质预报中的应用

地质雷达在隧道超前地质预报中的应用

下介质 中传播规律的研究与波 场特点 的分析 . 查 明介 质结构 、 属性 、 几何形态及其空 间分布特征 。 探地雷达 由地面发射天线 T将 高频 电磁波 ( 主频 为 1 0 6 1 0 9 I - / z ) 以宽频 带短脉 冲形式送入 地下 . 经地下
目标 体 或 不 同 电 磁 性 质 的介 质 分 界 面 反 射 后 返 回地 面. 为 另 一 接 收 天 线 R所 接 收 。 而 其 余 电 磁 能 量 则 穿 过 界 面继 续 向下 传 播 . 在 更 深 的 界 面 上 继 续 反 射 和 折 射. 直 至 电磁 能 量 被 地 下 介 质 全 部 吸 收 。 如 图 2所 示 。
1工程 概 况
徐 州市 城市快 速轨 道交通 1 号 线 一 期 工 程 地 下 市 政 工 程 振 兴 路 站 位 于 1号 线 一 期 工 程 东 端 . 本 次 实
施地下市政 工程起 点为 D K 1 9 + 6 1 7 . 6 5 . 终 点为 D K 2 0 +
8 8 2 . 3 6 9 . 线路全长 1 2 6 4 . 7 1 9 m。

号 路 站一 振兴 路 站 区 间采用 矿 山法 施 工 . 振 兴 路
站一 徐州 东站 站 区间采 用部 分 明挖部 分矿 山法 施工 2 0 1 5年 2 月 2 8日 .徐 州 市 城 市 快 速 轨 道 交 通 1

地质雷达在引水隧洞施工超前预报中的应用

地质雷达在引水隧洞施工超前预报中的应用

块 的特征 ,断块 与两 侧地 层特 征差 异 明显 ,断 层 内 石英岩脉 发育 ,由断层角砾岩组成 ,为压扭 『断裂 。 生
在 现场 跟 踪 地 质 编 录 过 程 中 ,发 现 4+19i 3 n 附 近 边 墙 出 现 石 英 岩 脉 ,最 长 处 51,最 宽 处 3 1 .
挖 面 的岩 石温度 ,寻找不 同于正 常红 外辐射 场 的温
式 中,d为 目标 体 深 度 (1 ; V为 电磁 波 在 n)
度 异 常 点 ,根 据 异 常 点 的 分 布 规 律 探 查 含 水 构 造 _ ,探 测距离 短 ,对于 水量大 小 、水 体宽 度及具 3 J
介 质 中的传播 速度 ( /s ; T为 记 录 的反 射 电 磁 r n) n 波双程 走时 (s;X 为发 射 天 线 与 接 收天 线 之 间 a)
当沿着被 测物体 表 面 同步 、连续 移动 发射和 接
收天线 时 ,使 得反射 波 反复重 叠 ,根 据反 射波 的波
形 和强 度特征 ,得 到其 内部介 质 的剖 面 图形 ,结合 多 条测 线 的探 测 ,可 以了解 目标体 的平面分 布情 况
( 图 1。 见 )
地质 雷达 的数据 处理 方法 主要包括 预处 理 、滤
( 从黑到 白
图 1 地质雷达探测原理
基金项 目:国家 自然科学基金资助项 目 (000 1 5 59 2)

地质雷达技术在隧道质量检测中的应用

地质雷达技术在隧道质量检测中的应用

地质雷达技术在隧道质量检测中的应用

发布时间:2022-09-07T08:01:55.810Z 来源:《建筑创作》2022年3期2月作者:李天鹏

[导读] 地质雷达主要是采用电磁波发射和折回对地下电性界面的探测、观测设备

李天鹏

遵义交科工程检测有限公司贵州遵义 563000

摘要:地质雷达主要是采用电磁波发射和折回对地下电性界面的探测、观测设备。在进行探测地下构造和隧道内部衬砌的时候,地质雷达则是经过发射高频电磁波进行勘查周围的环境,因为探测的各介质形态、介电常数的不同,可以折射出电波能力有着差异,在不同形态介质中的折回电波频率也是不一样的,经过对折回电磁波、地质雷达所发出的电磁波、折回时间等数据的分析、计算,最终处理得出地下构造、衬砌结构的探测数据。本文主要从作者实际工作经验入手,分析隧道质量检测阶段的地质雷达技术应用,希望对有关从业人员带来帮助。

关键词:隧道检测;地质雷达;应用

1 地质雷达检测技术分析

地质雷达检测是通过利用雷达探测器散发的电磁波检测地下需要检测的地方,根据不一样的介质,当电磁波反射或者散射到地面的时候,从而对地质雷达进行有效的检测,然而其中波频、波长在电磁波的反射、散射下具有很大的差异,当传达到地面过后,地面的反射波频就会利用天线传递到相关的接收器上,然后通过显示器显示出检测的数据、图像等信息。

2 地质雷达技术的发展状况

在二十世纪二十年代的时候,地质雷达检测技术在人们的不断研究下其发展速度也是突飞猛进的,而且使用的范围也是非常广泛的。由于雷达所发射出来的电波的稳定性不是特别好,也是比较复杂的,所以我们要加强对这方面的关注,尽量减小或者避免破坏到地质环境。在二十世纪七十年代的时候,电子技术随着时代和科学技术的发展而发展,地质雷达技术的应用范围在二十年代的时候的使用范围又有很大程度的增大,经过人们的呕心沥血、刻苦钻研,在二十世纪八十的年代的时候出现了第一台雷达设备。在台雷达设备出现以后,引起了很多学者的广泛关注,并且随着时间的推移也在不断创新和完善,后期又出现了成像技术,因此在它的分辨率在于很大程度的提高,同时也有利于公路桥梁的检测。

地质雷达在隧道施工超前地质预报中的应用

地质雷达在隧道施工超前地质预报中的应用

地质雷达 接收到 的信 号通 过模 数 转换 处理 后送 到
* 收稿 日期 :0 00-6 2 1—91
第一作者简介 : 李盼 (9 4)男( 18一 , 汉族 )河北定州人 , 。 中南大学资源与安全 工程学院在读硕士研究生 , 研究方 向: 隧道安全技术。
21 0 1年第 4 期
西部探 矿工 程
O 06 .
段 区域岩体 具东西 向挤 压 破碎 现 象 , 部有 小褶 曲 、 局 挠 曲等 , 附近岩 体很破 碎 , 隧道 洞 身 主要 位 于褶 皱 之背 斜 核部 , 结 构 面 岩溶 较 为 发 育 , 呈 垂 直 向 , 顺 多 主要 为 溶 沟、 落水 洞 、 小型溶洞 等 , 以垂 直 向发 育为 主 。由于坪子 头隧道 地质 围岩复杂 , 隧道 开挖 断 面 大 , 了准 确确 定 为 地 质情 况 , 在根 据勘Hale Waihona Puke Baidu 资料 的同时 , 用地质 雷达技术 , 利 为施工单 位提 供掌 子 面前 方 短期 (0 3m) 围 内的 2 ̄ 0 范 岩 性变化 、 岩石 破碎程 度及节理 、 隙 、 裂 断层发 育及含 水 量 等情况 , 以便施 工单 位能根 据前方 的地质情 况采取 相 应 的安全措 施 , 保证施 工安全 , 快施 工进度 。 加 3 2 雷达 探测及 其结 果分析 .
中图分类号 : 5 文献标 识码 : 文 章编号 :O4 51 (O 1O—0 4一 0 U4 B 1O— 762 1)4 1O 4

地质雷达在隧道超前地质预报中的应用

地质雷达在隧道超前地质预报中的应用
Ab s t r a c t : Fi r s t l y, b a s e d o n t he wo r k i n g p in r c i p l e o f g e o l o g i c a l r a d a r , t he de t e c t i n g me ho t d, l i ne l a y - o u t a nd he t p a r a me t e r s s e l e c t i o n re a i nt r o du c e d. S e c o n d l y, u s i n g S I R- 2 0 g r o u n d pe ne t r a t i ng r a da r o f he t
C HE N G S h u a i — r a n , Z H A N G Q i n , C H E N S o n g ( S c h o o l o f E a r t h S c i e n c e a n d E n g i . , Ho h a i U n i v . , N a n j i n g 2 1 0 0 9 8 ,C h i n a )
d i t i o n s o f t h e a c t u a l e x c a v a t i o n .we c a n c o n c l u d e ha t t g e o l o g i c a l r a d a r i S a s a f e a n d e f f e c t i v e me ho t d f o r

地质雷达在岩溶隧道短期超前地质预报中的应用

地质雷达在岩溶隧道短期超前地质预报中的应用
对 于 地 质 雷达 超 前预 报 ,测线 主 要 布置 在 掌 子上 来 探 测 掌予 面前 方 围 岩情 况 。根 据隧 道 围岩 条件 ,常用 的布 置 形 式 有 一 字形 、十 字形 和 井 宁 形 ,必 要 时 可加 密 雷达 测 线 及 重 复
岩 溶 是 地 表 水 和 地 下 水 经 过 断 的补 给 、 径 流 、渗 透
数据 的剖 面宽度与测线长度 一致 。连续测 量方式是通过测 量轮 的滚 动或预先设置好 的时间 间隔 自动 采集数据 :通过
预 先 设 置 好 的距 离 ,测 量 轮 每滚 动 该 距 离 ,便 采 集 一 次 数 据 , 此 法 要 求 量 测 面 比较 光 滑 , 以 保 证 测 量 轮 的 正 常 滚 动 , 该 法 比 较 适 合 于 隧 道 底 板 的 检 测 ; 对 于 时 间 触 发 方 式 , 当 开 始 测 量 后 , 每 隔 一 定 的 时 间 间 隔 便 采 集 一 道 数 据 而 不管 天 线 移 动 与 否 , 因 此 采 用 该法 时 要 求 天 线 能够 匀 速
主 要为 三叠 系 下统 大冶 组微 风化 灰岩 ,分 布 于整个 隧道
段 。隧 道 顶 部 山体 岩 溶 发 育 ,局 部 平 坦 处 发 育 岩 溶 洼 地 和 岩 溶 竖 井 。 受 构 造 影 响 , 隧 道 区 发 育 长 乐 山 断 裂 ,均 为 压

地质雷达方法在隧道超前地质预报中的运用

地质雷达方法在隧道超前地质预报中的运用

地质雷达方法在隧道超前地质预报中的

运用

摘要:地质雷达是一种探测地下深层构造的探测设备,目前主要应用于建筑、水利、考古、航空、采矿、电力等工程建设过程中,在检测这些工程建设质量过

程中起到了重要的作用,但地质雷达方法也存在一些技术上的问题,比如无法获

得完美的扫描图像、预报的结果不准确等,在隧道开挖前,尤其是地质复杂的隧

道开挖前,很容易出现溶洞、地下暗河等不良的地质条件,探测前方的地质条件

至关重要,不仅可以预防突发地质灾害给施工的安全带来威胁,还能保证正常工期。本文将主要研究地质雷达方法在隧道超前地质预报中的运用。

关键词:地质雷达方法;隧道;超前地质预报

引言

基础设施建设是近年来我国大力支持、重视的工程项目,随着我国交通体系

的逐渐完善,公路、铁路等的建设数量也逐年增长,在建设这些工程项目过程中,必然会存在很多隧道工程的建设,隧道前期的地质、地表勘察是隧道工程开挖设

计的重要基础,可以有效的指导隧道施工的开展,隧道超前地质预报对保证隧道

安全施工具有重要的作用,开展隧道超前地质预报的方法包括地震TSP预报法、

地质雷达法等多种方法,需要根据隧道开挖的现场实际地质条件等出发,选择合

适的预报方法,地质雷达法作为其中主要的探测方法,有着较高的探测效率、对

施工的干扰较小、安全等优势,但也有着预报距离较短等缺点,为了保证隧道超

前地质预报的准确性,要充分的对其参数设置、图像判读等进行研究。

一、地质雷达法

(一)内涵

地质雷达法是在隧道开挖前,利用发射装置向相应的区域发射电磁波,电磁

波在前方岩体中进行传播、反射,检测设备对反射回来的电磁波波形进行检测,

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隧道超前地质预报中地质雷达的应用摘要本文介绍了地质雷达的原理及具体的应用方法,并结合工程实例,阐述了地质雷达在隧道超前地质预报中的应用方式,表明了地质雷达在隧道超前地质预报中的优越性。

关键词地质雷达隧道超前地质预报

中图分类号:u456 文献标识码:a

随着经济实力的增强,交通运输事业的重要性日益凸显,故我国加大了对高速公路的建设力度。隧道作为高速公路施工中的重点环节,对缩短公路里程、节约投资成本等都起到很重要的作用。由于在不同的地质状态下岩土的岩性等变化较大,在隧道施工过程中,对掌子面前方的地质条件和可能的地质灾害开展超前地质预报,将对隧道的正常施工和顺利贯通发挥举足轻重的作用。成功的预测促使施工及时采取应对措施,防范于未然。为了能更好地指导隧道的开挖工作,采用地质雷达对掌子面前方的地质状况进行预报就显得尤为重要。

一、地质雷达原理

地质雷达由一体化主机、天线及相关配件组成。它是利用高频电磁脉冲波的反射原理来实现探测目的。地质雷达属电磁波探测技术中的一种。它通过发射天线向测试面前方发射宽频带短脉冲的高频电磁波信号,当电磁波遇到有电性差异(介电常数、电磁导率等)的界面或其它目标体(如围岩性质、地质结构构造、围岩完整性、地下水和溶洞等情况)时,就会发生反射、绕射等电磁波特有现象。

根据这些特点,我们通过接收天线拾取响应信号,并记录到计算机上,依据电磁波的波形、相位、振幅、频谱等时域、频域特征,可获得测试面前方不同电性体的分布特征,通过反射波双程旅行时间,可计算前方分界面或目标体的深度。

二、地质雷达应用方法

(一)雷达主频选择。

由于雷达的天线型号与中心频率的选择是一一对应的,在进行地质雷达测试时。地质预报为简化操作,减小施工干扰,一般只需要100mhz的屏蔽天线,但地质雷达100mhz的天线实际测试有效距离是5~30m,也就是说前5m是个模糊区,这在现实中是不容许的,所以我们可以有两种选择,一种是采用100mhz的天线和400mhz的天线共同来完成测试;另一方法为只用100mhz天线测试,但是前后两次测试需搭接上5m,实际每次测试距离根据实际情况再定。

(二)地质雷达测试方式选择。

在采用地质雷达进行隧道超前预报的过程中,一般采用点测试和线测试相结合的方式。点测试即选择掌子面的一个平整面上将天线贴平,采用雷达接受数据,完成一次点测试。布点时尽量考虑所布的点的数量及位置能够覆盖到所测得整个掌子面。线测试也叫连续测试,它是将天线竖立于从掌子面左侧离地一米处,从左到右匀速平移至右侧,即完成一次测试。

由于掌子面受爆破情况等因素影响,多出现凸凹不平的情况。线测试因条件不允许,不可能有均匀的走线和平整的面,所以很多

时候可能与掌子面贴不实,所采集的数据有时由于脱空而发生失真。点测试由于所需要的空间相对较小,每次测试可以预先找到一个较为平整的面,使测试效果较好,但过少的点测试结果会有一定的误导,没有对比性和对岩溶体形状的描绘。所以在测试时,一般采取点测试和线测试相结合的方式综合分析,相呼应正。

三、工程实例

岑溪大隧道位于广西自治区岑溪市,我方采用了美国劳雷公司sir-3000型地质雷达进行超前地质预报。根据具体的地质地形情况调整测试距离,为隧道顺利开挖提供保障。

如在岑溪至水汶高速公路的岑溪大隧道左线进口dk7+484~

dk7+509段进行的地质超前预测工作中,我方通过对得到的地质雷达数据进行了后期分析结合现场环境的考察,我们预计dk7+496~dk7+509测段围岩主要为中风化混合岩,以碎裂状为主,围岩较破碎,存在夹层,含水量较大,整体稳定性一般~较差。实际开挖过程中dk7+498~dk7+509段围岩破碎,局部存在夹层,涌水方式主要为线状出水,含水量较大,与实际情况相符。

四、地质雷达技术目前所存在的局限性

鉴于地质雷达预报法是根据分析由仪器所测反射波形并结合经验来推断掌子面前方的地质情况的,本身有局限性:

1、多解性:即对于同一种围岩采集的波形有多种不同的“解释”,什么样的解释和实际情况相吻合,技术人员的工作经验十分重要;

2、围岩复杂性:由于围岩本身的物理特性十分复杂,如两种围

岩的介电常数较为接近时,容易引起误判;

3、施工现场环境的干扰性:由于施工现场各种环境因素较为复杂,往往存在会对雷达信号造成不同程度的干扰的因素,而这些因素在实际情况下通常是不可或难以及时消除的。因此,由于干扰源的存在所造成的误判也是存在的。

五、结语

随着地质雷达检测技术的不断完善和发展.地质雷达检测技术必将成为保证隧道施工质量和安全的必不可少的重要环节。我们应不断总结经验,使其更好地为工程建设服务。

(作者:李森森,长安大学公路学院岩土工程专业2010级硕士研究生;赵蓓蕾,陕西西安长安大学公路学院)

参考文献:

[1]曾昭发,刘四新,王者江,薛建.探地雷达方法原理及应用.科学出版社.2006.

[2]李大心.探地雷达方法与应用.地质出版社,1994.

[3]王智.黄土隧道中地质雷达超前预报图像的实例分析.长沙理工大学学位论文,2010.

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