地质雷达在隧道超前预报中的应用
地质雷达探测技术在隧道地质超前预报中的应用
２００９年６月地质装备２９圈１葵岗隧道断层雷达探测图像质石英砂岩。
Ｋ７９＋７７２～Ｋ７９＋７７６及Ｋ７９＋７８２～Ｋ７９＋７８４段雷达反射波呈断续的缓倾角强反射波组，波形紊乱，推断为陡倾角辉绿岩脉破碎带，其中Ｋ７９＋７７２～Ｋ７９＋７７６段走向与掌子面成约２０。
交角，厚度分布不很规则，脉内岩体风化程度不均匀，裂隙发育，呈压碎～松散结构，强含水；Ｋ７９＋７８２～Ｋ７９＋７８４段辉绿岩脉走向基本与掌子面基本平行，脉内物质组成及强度相对均一，岩体呈镶嵌～压碎结构。
开挖以后证明我们的推断是完全正确的。
３溶洞地质雷达测试成果分析岩溶是隧道施工中的主要不良地质体，隧道开挖时容易引起突水突泥、隧道坍塌下沉，盲目施工很有可能引发重大生产事故或安全事故，查明其空间分布、规模及含水充泥情况是隧道超前地质预报中的一项主要任务。
梅河高速公路葵岗隧道进出口段均为炭质灰岩，岩溶很发育，隧址内分布的溶洞位于炭质页岩下部，炭质页岩为隔水层，该地段溶洞多为空洞或充填少量的流塑状红粘土。
溶洞内介质为空气，其弹性纵波速度坼＝３４０ｍ／ｓ，电阻率ｐ为＋。
ｏＱ·ＩＴＩ，相对介电常数ｅ，＝ｌ，衰减系数ｐ—ＯｄＢ／ｍ。
溶洞外围基本完整的灰岩，纵波波速Ｋ＝４０００～图２东山岗隧道断层雷达探测图像６０００ｍ／ｓ，电阻率Ｒ＝８００～２０００ｆｌ·１－ｆｌ，相对介电常数ｅ，一４～８，衰减系数卢一０．４～ｌｄＢ／ｍ。
可见，葵岗隧道进出口段分布的溶洞内外介质，在弹性、电性等方面均存在着明显的差异，这为地质雷达的探测提供了良好的物性基础。
图３是葵岗隧道左线ＬＫ３＋６２９～Ｉ。
Ｋ３＋６４９段的地质雷达图。
从图３中我们可以看出，ＬＫ３＋６３４～ＬＫ３＋６４４段范围内存在３个双曲线型异常反射体，推断为溶洞，经开挖证实。
４富水带地质雷达测试成果分析葵岗隧道所在山体内煤层发育，在以前曾经历过数百年的采掘，山体内巷道丛生，巷道多为下行巷道，积水严重。
地质雷达(GPR)在超前地质预报中的应用
地质雷达（GPR）在超前地质预报中的应用超前地质预报是在隧道开挖时，对掌子面前方的围岩等级与不良地质发育情况做出预测、预报。
超前地质预报常用的物探方法有很多，分类不尽相同。
常规地质素描法和物探法是目前隧道施工中普遍采用的超前地质预报方法。
常规法包括：超前导坑法、正洞地质素描、水平超前地质探孔；物探法包括TSP-203、GPR、声波测试、地震反射法、红外探水。
GPR已成为地下工程常用的超前地质预报方法。
GPR被广泛的应用于工程质量检测、场地勘察和隧道超前地质预报工作。
其特点为：操作方便、分辨率高、预报距离短（20m～30m）和易受电磁干扰的特点。
二、GPR探测基本原理GPR是一种无损的探测技术，它利用宽带电磁波传播反射规律，查明地下不可视地质体情况。
发射天线Tx发出高频电磁波脉冲，被地下介质介面反射，被接收天线Rx接收，接收的信号经过GPR软件处理、分析，判明地下有无不良地质现象，见图2-2GPR电磁波脉冲传播示意图。
图2-2GPR电磁波脉冲传播示意图三、GPR实验数据特征：GPR溶洞、断层破碎带和裂隙密集带数据特征如表3-1所示：表3-1GPR数据特征图2-3GPR岩溶探测成果图图2-4GPR断层破碎带探测成果图图2-5GPR裂隙密集带探测成果图四、结语GPR在隧道开挖时，能够对掌子面前方的围岩等级与不良地质发育情况做出预测、预报。
地下岩溶发育，对雷达波的反射特征为：溶洞边界的反射雷达波为强反射波，同时经常伴有绕射现像。
断层破碎带内岩体的介电常数受孔隙度和含水率的影响较大，致使其与完整岩体的波阻抗差异明显。
当电磁波传播至两种地质体界面时[Ⅵ]，反射波能量增强、波形幅值增大；当电磁波传播至断层破碎带内部时，由于破碎的岩石胶结程度不同，致使反射的雷达波波形杂乱。
应用GPR软件得到雷达波场，其特征为：反射波强烈且振幅加强，同相轴错段。
有时候还可出现断面波和绕射波[Ⅷ]。
裂隙密集带主要存在于岩脉带及软弱夹层、断层影响带中，由于裂隙内有不均匀、不同成分的充填物，与周边围岩形成电性差异[Ⅸ]。
地质雷达技术在隧道施工地质超前预报中的应用
Ｇ Ｒ是 一种 无 损 探 测 技术 ， 带 方 便 ； 其 它 Ｐ 携 与 地 球物 理方法 相 比 ， 分辨率 高 、 测和数 据处理 速度 探
和安南 （ ９ ９ ） 。利 用雷达发 射天 线 （ ｘ 向隧底 １８ ） … Ｔ）
ｔ＝ ７４ ＋ｘ ／ ／ｚ ２ｖ
，
（） １
Ｇ Ｒ） 一种 高分辨率 的地球 物理探 测技术 ， Ｐ 是 以其经
式 中 ： 反射体 深 度 ； 为接 收 天线 与反 射 天线 的 为
距离 ； 为地质 雷达发 射 的电磁波 波速 。 （） ２ 电磁 波在介 质 中的传播 速度 ：
（ ２ ５ ． Ｉ 。隧 道 最 大 埋 深 ３ ６ ６ ， 道 设 长 ８ ０Ｉ） ７ Ｙ １ ．０ｒ 隧 ｎ 计成 型 宽 １ ． ５ｍ， ７ ５ ０ ７ 高 ． ７ｍ。
３ ２ 地 质 概 况 ．
２ｏ ０
Ｉ ｏ０
扎 营 山隧道 穿越地 质 地层 岩性 为 ： １ 覆 盖层 ， （） 为第 四系残 坡 积层 （ 川 ） 岩 性 为 紫 红 、 黄 、 Ｑ ， 褐 褐
３ 超前 预 报工程 实例
３ １ 工 程 概 况 ．
Ｏ
测线 长 度 ， ｍ
Ｏ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９
扎 营 山隧道 位于 贵州 省六 盘水 至盘 县高 速公 路 上 的一段 ， 分离 式单 向高 速公 路 隧道 ， 计 左 幅隧 为 设 道起 讫 桩号 为 Ｚ ６ ２０一 Ｋ ０＋ ５ （ ２ ３． ） Ｋ ８＋ ２ Ｚ ７ ９５ 长 ７５０ｉ ； ｎ 设计 右 幅隧道 起讫 桩 号为 Ｙ ６ ２ ５～Ｙ ７ ９ ３ Ｋ ８＋ １ Ｋ ０＋ ７
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）摘要：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。
关键词：地质雷达；超前地质预报；岩溶隧道中图分类号：TD163文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2018）09-0185-03引言贵州省是中国主要的喀斯特地貌分布区，碳酸盐类岩石的出露面积占全省岩石出露面积的70%以上，地表岩溶形态和地下岩溶形态都十分发育[1]。
贵州省近年来大力修建高速公路，成为了中国西部第一个实现“县县通高速”的省份，大量的高速隧道穿过碳酸盐岩地层。
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]。
本文以中坝隧道为例,具体阐述了地质雷达的基本工作原理及其在岩溶隧道超前地质预报中的测试方法,并针对岩溶预报雷达图像进行了具体的解译。
最后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[2]，预判拟掘进段存在溶腔，并通过超前钻孔验证预判的准确性，得以及时采取有效措施，确保了生命及生产安全，实例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。
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。
通过地质雷达对加底峒隧道左线出口zk47+501～zk47+476段进行探测预报。
探测时掌子面里程zk47+501，岩性以白云质灰岩为主，强～中风化，块碎～碎裂状结构，节理、裂隙较发育，局部裂隙中有粘性土充填，整体稳定性一般～稍差。
地质雷达在公路隧道超前地质预报中的应用
地质雷达在公路隧道超前地质预报中的应用摘要：公路隧道正式施工过程中，受多方面因素影响，难以对复杂地质做出精准性判定，难以预先采取强有力的措施加以防范，增加地质灾害产生风险。
需积极利用地质雷达，对前方地质状况进行预报，采取预防措施，保证工程安全。
关键词：地质雷达；公路隧道；超前地质预报；应用公路隧道施工中可能产生多个不良地质现象，针对其及时做出预报，可积极采取预防措施提高施工效率，而且保证施工质量可靠性。
地质雷达作为一类分辨率较高的探测仪器，凭借自身优势用于工程勘察中，可及时、精准判定前方地质状况，有针对性做好预防措施。
1.地质雷达工作原理及基本方法1.地质雷达工作基本原理地质雷达作为一类最基本的探测方法，主要利用电磁反射探测技术，实际工作原理见图1，发射器将发射天线作为核心介质，向围岩和衬砌中定向发射相应的电磁波，电磁波实际传输途径过程中遇见存在电性差异界面，第一时间发生反射，从不同深度返回反射波主要交由天线和接收器接收。
同时，最先接收从反射天线历经两个天线所在介质表面传播至接收天线直达波，将其作为整个系统初期点。
信号通过加工处理之后，对直达波之后反射传输回归的不同时间段的反射波，取其时间1/2，与其相吻合介质的电磁波传播速度乘积为反射目标实际深度。
其实际目的层深度计算公式如下：h=1/2式中：h为目的层深度；x为发射天线和接收天线实际距离；V为介质中电磁波实际速度。
为精准性辨识反射目标自身性质，需充分结合多元化的反射信息特征，如反射波强度、纵向变化等，衬砌与围岩、围岩中空洞等均为反射界面自身目标。
地质雷达工作基本前提为探测主体目标与周围介质间存在显著的差异性，雷达波在介质中传播实际速度V与介质电磁性近似关系如下：V=c/式中V为介质中电磁波实际速度，c为真空中光速（m/ns）；为介质相对介点常数；为介质导磁率。
图1 探第雷达工作原理示意图1.地质雷达探测方法和步骤2.1天线频率的选择天线频率选择合理性直接决定最终地质雷达探测精准性，天线中心频率实际选择过程中需充分考量各方面因素，如目标体实际深度、最小尺寸等。
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曾爱霞杨峻摘要：隧道开挖掘进过程中常遇到不良地质体，需要提前进行预报。
以王子石隧道为例，研究断层破碎带、富水带、裂隙密集带等不良地质体在地质雷达图像中的显现特征，论证了地质雷达探测结果的可靠性。
关键词：地质雷达；不良地质体；超前预报1 前言在隧道施工中，由于前方地质情况不明，常遇到不良的地质因素，如断层、破碎带、溶洞、暗河等。
一般地面测绘所遇到的这类地质现象仅为地下开挖时所遇到的1%～9%，因而隧道施工的危险性很大[1]。
若能准确地在隧道掘进中提前了解掌子面前方岩性结构的变化情况，可及时合理地安排掘进进度，修正施工方案，安排防护措施，避免险情发生。
地质雷达技术被应用于隧道工程的地质超前预报中，它具有速度快、成本低及分辨率高等特点，因此具有广泛的应用前景。
2 隧道超前地质预报的雷达探测理论地质雷达是一种无损探测仪器。
地质雷达方法是一种用于确定地下介质分布的广谱(1MHz-1GHz)电磁技术。
它依据电磁波脉冲在地下传播的原理进行工作，电磁波脉冲由发射天线T发出，被地下介质介面（或埋藏物）反射，由接收天线R接收，见图2-1，然后将这王子石隧道隶属于沪蓉国道主干线湖北宜昌-恩施公路第一合同段，它位于宜昌市长阳县龙舟坪镇王子石村，呈近东西向展布，隧道地处构造溶蚀、侵蚀低山地貌区，山体总体呈北西向条形展布，沿隧道轴线总体呈东西高、中间低的特征，地面高程在230m~342m之间，最大相对切割深度212m。
隧道进口地形上表现为较陡斜坡，地形坡度在20°~40°左右；出口处地形陡峻，为近于直立的陡崖，垂直切割高度最大在70m以上；山坡植被较发育，进出口洞的冲沟边缘均分布有零星居民点。
隧道区地质构造较复杂，有断裂构造带通过且有岩溶发育；隧道区岩层产状总体上在195°~203°∠70°~84°之间，仅在隧道右线进洞口段岩层产状不同，其产状为5°∠42°。
地质雷达在引水隧洞施工超前预报中的应用
・
波 、反褶 积 、偏 移归 位处 理ｌ－ ６ ７。数字 滤波就 是用 Ｊ
１ ・ Ｏ
小水电 ２１年第 ５ （ ００ 期 总第 １ 期） ５ ５
技术 交流
醋 入射 波 （ 自到黑 ） 从
反射波
Ｌ 扫 天 描Ｉ
（ 从黑到 白
图 １ 地质雷达探测原理
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
１ 地质雷达超前预报原理
地质 雷达 是利用超 高频 窄脉 冲 电磁 波探测 隐蔽
面前方 的地 质状况 ，并 进行 围岩稳 定性分 析 ，为隧
道动态施 工 和采取 有效措 施 预防突 发工程 地质事 故 提供科 学依据 ｌ 。 地 质超前 预报 主要分 为直 接法 和间接法 ［ 。直
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）
SIR20地质雷达在隧道超前地质预报中的应用
４２ 测 试 结 果 及 建 议 ．
采用 前述方 法 ， 探 测数据 进行 处理后 ， 得 的 对 获 主要 结果 如 图 ３ ４所 示 。 、
Ｋ１ ＋ ４ ～ ５ １ ０范 围 内 ，隧 道 右侧 岩 体 裂 隙 发 ５ １２ Ｋ１ ＋ ５
育 ， 体破 碎 ， 裂 隙水 发育 ， 岩 且 稳定 性仍然 很 差 。
２ Ｈ Ｐ 声 波 反 射 法 的 基 本 原 理 Ｓ
隧 道 区位 于 四川盆 地 西北 边 缘龙 门山脉 北 端 。
紧邻 摩天 岭 山系 ， 隧道 穿越 山体 由多个 山脊组 成 ． 总 体走 向呈东西 向 ，并 以大 角度 与 山体 走 向斜 交 。根
据 地勘报 告 ， 隧道处 于青川 大断 裂 的下 盘 ， 细米 山倒 转 向斜 北翼 ，隧 道 围岩条 件极 差 ，０ ９ ％以上 为 Ｖ级 ，
（ 从黑到白： （ 从黑到白：
图 １ 地质雷达探测原理 示意
收 稿 日期 ：０ ２ ０ － ５ ２ １ —４ ２
育 ， 间充填方解石脉 ， 片理 揉皱现象较为 明显 。
作者简介 ： 杨词 光（９ ８ ）男 ， １８ 一 ， 江西九江人 ， 硕士 ， 研究方向 ： 隧道及地下工程防灾减灾 。
２ ０ｎ。 ０ ｌ。
图 ３ １ ＋ １掌子面底部右侧 测线波形 Ｋ １ ５ ２
（ ） １＋ ３ 观察 ，掌 子面 （ 转 第 ４ ２ Ｋ ５ １６处 下 ５页 ）
・
１ ・ ９
第 ５期
程
睿 ： 斜 槽 式 排 水 竖 井 裂 缝 成 因 分 析 某
第 ４ 卷 ８
４４ 裂 缝 成 因分 析 ．
第４ ８卷 第 ５期 ２１ ０ ２年 ５月
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作者：李其帅高文工来源：《武汉科技报·科教论坛》2013年第11期【摘要】在复杂地质情况下，对隧道进行超前地质预报能够准确预测掌子面前方围岩的地质情况，为施工提供可靠的地质依据。
地质雷达在预测中具有方便、快捷、准确又不耽误施工的特点，因而深受广大技术人员的青睐。
本位将详细介绍地质雷达在隧道超前地质预报中的应用原理及判图方法，并结合实例进行具体分析。
【关键词】隧道工程；超前地质预报；地质雷达一、引言隧道地质常用的地质探测技术有多种，常见的有瑞雷面波法、地质雷达法以及地震反射波剖面法等，隧道施工中通过多种探测方法以获取掌子面工程的地质情况，从而对隧道周围进行精确预报。
隧道地质超前预报主要是借助探测手段掌握施工现场的围岩级别、围岩完整度以及不良地质特征等情况，对隧道施工的安全进行给予指导。
地质雷达监测方法是用于了解地下介质其分布状况的一种电磁波法。
二、工作原理地质雷达的工作原理是确定受测范围在无铁磁性物质大量干扰的前提下，采用宽频脉冲形式的高频电磁波，借助发射天线将其送入指定方向的地质中，在受到具有电性差异目标体或是地层的反射后，回到地面被接受天线所接受。
在地下传播中的高频电磁波在经过介质时，该介质的几何形态以及电性性质将会影响电磁波的波形、磁场强度以及路径等。
所以，经过分析、处理以及采集时域波形，可掌握地下界面以及地质体的结构、空间、位置等信息。
三、判图方法地质雷达数据里面反映的是地下存在的介质的电学性质特点及分布。
岩体中介质密度、不均一性的变化，使之产生了电性的差异，这为地质雷达提供了良好的应用条件，因此开挖过程中采用地质雷达预报掌子面前方不良地质体是可行的。
四、工程实例（一）工程概况旗山隧道隧址区属剥蚀丘陵地貌，隧道轴线大致呈北东-南西走向，穿越南北向的低山丘陵，地形起伏较大，进口处地面高程410-404m，出口处地面高程394-399m，隧道轴线最高点高程800m，相对高差约390-425m，地表植被较发育，覆盖层较薄。
地质雷达在隧道施工超前地质预报中的应用
地 质雷达是 利用 高频 电磁 脉 冲波 的反 射来 探 测 目
的体 ， 过发射 天线 向地 下或 目的体发射 高频宽 带短 它通
脉 冲电磁 波 ， 地下 地层 或 目的体反 射后 返 回地 面 ， 经过
为接 收天线所接 收 。电磁 波在 介 质 中传播 时 ， 路 径 、 其
坪子 头隧 道 位 于 贵州 省水 盘高 速 某 合 同段 ， 隧道
Ｚ ２ －８ ～Ｋ３ ２ ０ ＹＫ ＋８ ０ ＹＫ３ ２ ０为 小 净 Ｋ ４８０ ＋ ５ ， ２ ８ ＋ ６
１ ～ ３ ０ ０ ×１
４ ０ ０ ．１
ＯＯ ．１
３２ ．
距 线 ４ ～１ 为分 ｄ～～１Ｏ５ 其 离式 ，线∞ ＋８走 向 一，９间距一０．７ｍ×５１一 隧道ＺＫ２ 线８ ～ ６， Ｏ ２２ｍ， 余ＯＯ ０ ～一其 中左 洞轴 一 １ ．０ １ 约 １ 。净空 １． ｍ， Ｚ ＋９２全长 ２９ｍ； Ｋ４ ７ ， ０２ 右线 ＹＫ２ ８０ ＹＫ５ －０ ， ＋ ８ ４０４
应 用为例 ， 通过 对地质 雷达 图像 的研 究、 分析 ， 以及对 照隧道 掌子 面开挖后 的地质 情况 ， 明地 质 雷达 说 是 隧道施 工超 前地质预报 的一 种快捷有 效 、 实用性 强的方 法， 对隧道施 工具有较好 的指导作 用 。
关键 词 ： 地质 雷达 ； 隧道施 工 ； 超前 地质预报
】０ ４
西 部探矿工 程
２ １ 年第 ４ ０１ 期
地 质 雷 达 在 隧 道 施 工 超 前 地 质 预 报 中 的 应 用
李 盼 ， 黄仁东 ， 杨 光 ， 杰 李
（ 中南大 学资源 与安全工 程学院 ， 湖南 长沙 ４０ ８） １０ ３
地质雷达在隧道超前地质预报中的应用
Ｕｎ ｉ ｔ ｅ ｄ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｓ ＧＳ Ｓ Ｉ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｎ ｙ ｉ ｎ Ｚ ｈ ｕ ｇ ａ ｉ ｓ ｈ ａ ｎ ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｆ ｏ ｒ ｅ ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｓ ｍａ ｄ ｅ ．Ａｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ 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 ）
术 参数的确定原则进行介绍 。其次 ， 采 用美 国 Ｇ Ｓ Ｓ Ｉ 公司 Ｓ Ｉ Ｒ一 ２ ０型地 质雷达在 竹盖 山隧道 进行 地质 超前 预报 。 通过对探测数据 和地质 雷达扫描 图像 的研究 、 分析、 以及 同隧道掌 子面实 际开挖地质情 况 的对 照 ， 说明地 质雷达 是隧道施工超前地质 预报 的一种安全 、 有效的方法 ， 其 实用性强 ， 对隧道施工具有较好 的指 导作 用。
【 关 键词 】 隧道工程 ； 超前地质 预报 ； 地质雷达 ； 应用 【 中图分类号 】 Ｕ ４ ５ ６ ． ３ 【 文献标识码 】 Ｂ
【 文章编号 】 １ ０ ０ １ — ６ ８ ６ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ — ０ １ ０ ６— ０ ３
ＡＰ Ｐ ＬＩ ＣＡＴＩ ｏＮ ｏＦ ＧＲｏＵＮＤ Ｐ ＥＮＥＴＲＡｒ ｌ ［ ’ Ｉ ＮＧ ＲＡＤＡＲ Ｔｏ ＧＥｏＬｏＧＩ ＣＡＬ Ｆ ｏＲＥＣＡＳ Ｔ ＦｏＲ ＴＵＮＮＥＬ ＣｏＮＳ Ｔ ＲＵＣ ｎ ｏＮ
地质雷达在隧道超前地质预报的应用
式 中 ： 一 勘 查 目标 体 的 埋 深 ； ｘ 发 ｚ 一 射 、 收 天 线 的 距离 （ 中因 ｚ ｘ， 接 式 ＞ 故ｘ可 忽 略 ）ｖ 电 磁 波 在 介 质 中 的传 播 速度 。 ；一 ２ 电 磁 波在 介质 中 的 传播 速 度 ）
２ 基 本 原 理 ．
地 质 雷 达 与 探 空 雷 达 相 似 ， 用 高 频 利 电磁 波 （ 频 为 数 十 至 数 百乃 至 数 千 兆 赫 ） 主
３ 典 型 地 段 超 前 预 报 实 例 分 析 ．
现 场 采 用 瑞 典 Ｍ 地 质 雷 达 ＡＬＡ （ ＡＭＡＣ Ｇ Ｒ） 行探 测 ， Ｒ ／Ｐ 进 主机 为 Ｃ ＵⅢ， 采 用 的 主要 技 术参 数 为 ：０Ｍ Ｈ 屏 蔽 天线 ； １０ ｚ 天 线 间距 ０ ５ 记 录 时 间 、 加 次数 和 采 样率 ．ｍ。 叠 根 据 实 际 情 况 做 适 当 调 整 。 据 实 际情 况 ， 根 采 用 点 测 和 连 续 扫 描 两 种方 式进 行探 测 。 １ 软 弱 夹 层 的 探 测 ） 所 谓 软 弱 夹 层 是 指岩 体 中那 些 性 质 软 弱 、 一 定 厚 度 的软 弱 结 构 面 或 者 软 弱 带 。 有 按 成 因分 为 原 生 软 弱 夹 层 、 造 及 挤 压 破 构 碎带 、 化 夹 层 及 其 他 夹 泥 层 ， 泥 具有 高 压 缩 性和 强度低 的特征 。 在 某 隧道 Ｚ ４ ＋ ２ 掌 子 面探 测 时 ， Ｋｌ ５ ８ ０ 得 到如 图４ 示 的典 型 波 形 图 ， 图像 上 可 以 所 从 看 出 ， １ｍ范 围 内 同 相轴 不 连 续 ， 号 频 前 ０ 信 率 较 低 ， 值 较强 ， 掌 子 面 前 方 ｌ ｍ处 存 幅 在 ｌ 在 一 反 射 信 号 较 强 的多 次 震 荡 信 号 ， 电磁 波 衰 减 加 快 ， 合 具体 地 质 情 况 ， 测 前 方 结 推 ｌ 范 围 内岩 体 节 理 裂 隙 发 育 ， 掌 子 面 前 ０ 在 方 ｌ ｍ处 可 能存 在 一 软 弱 夹层 或 富 含 基 岩 ｌ 裂 隙水 ， 经 开 挖 证 实 ， Ｚ ４ ＋８０ 存 后 在 Ｋ１ ５ 处 ｌ 在 一 竖 向 强 风 化 结 构 面 ， 夹 泥 和 铁 锰 质 有 矿 物 充 填 ， 伴 有 侵 润 状 浸 水 ， 图５ 且 见 。 ２ 节理 密 集 带 的 探 测 ） 节 理 是 存 在 于岩 体 中的 裂缝 ， 岩 体 受 是 力 断 裂 后两 侧 岩 块 没 有 显 著位 移 的 小 型 断 裂 构 造 。 体 中 的裂 隙 ， 工 程 除 了 有 利于 岩 在原 理 图
地质雷达在岩溶隧道短期超前地质预报中的应用
地 质 预报 的要 求 。
移动 ，如果掌子面条 件允许 ，也可采 用此种探测方法进行
超 前地 质 预报 。
２ 长乐 山隧道短期超 前地质预报应用 ２ １长乐 山隧道工程概况 ．
长 乐 山 隧道 是 大 广 南 高速 公 路 （ 北 黄 石 至 通 山段 ） 湖
的一座 地质 条件 较为复杂 的隧道 。隧道处属构造 剥蚀丘陵
和循环对可溶性 岩层进行化学溶解 作用和机械破坏 作用 的 ห้องสมุดไป่ตู้
产 物 。隧 道 工程 穿越 岩 溶 地 区 常常 伴 随 突 水 、 突泥 、坍 塌 等 地 质 灾 害 的发 生 。 地 质 雷 达 是 目前 分 辨 率 最 高 的 工程 地 球 物 理 方 法 ，对 于 断层 带 特 别 是 含 水 带 与 破 碎 带 有 较 高 的 识别 能 力 ， 而 且 操 作 方便 ， 占用 施 工 时 问 少 ， 处 理 数 据 速 度 快 。地 质 雷 达 的上 述 特 点特 别 适 用 于 岩 溶 隧 道 短 期超 前
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
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，再根据传播的速度、反射脉冲波走势对隧道超前地质预报进行探测。
地质雷达法一般是应用在岩溶、断层破碎带、软弱夹层等地质条件不均匀地区的探测方式。
（二）应用要求利用地质雷达法进行隧道超前地质预报时，首先需要保证检测的地质地与周边的介质存在一定的介电常数差异，能够反射不明显的电磁波信号；其次检测的地质地具有一定的规模，可以被探测，而且地质雷达法不能对极高电导屏蔽层进行检测；最后地质雷达法所使用的探测仪器的指标要符合规定，包括：系统增益要高于等于150dB、信噪比高于60dB、采样间隔低于等于0.5ns、模数转换器高于等于16位等，还要保证探测仪器具有叠加信号、实时滤波、点测和连续策略等功能[1]。
地质雷达探测技术在隧道地质超前预报中的应用探析
ｌ ∞
１ ６
１ ０ ％
２ ４
２ Ｏ ％
１ ６
２ Ｏ ％
５ ０
２ ０ ％
１ Ｏ ％ － ２ ０ ０ ％
池
●
出水 浓度 ８ ３ ２ ８ １ ９ ５ ７ ５
进 水浓度 ８ ３ Ｚ８ １ ９ ５ ７ ５ （ ｍｇ ／ Ｌ）
关键词 ： 地 质探 测 ； 雷达探 测技 术 ； 应用
中图分 类 号 ： Ｔ Ｖ ２ ２ １ ． １ 隧 道 地 质 常 用 的 地 质 探 测 技 术 有 多 种， 常见 的有 瑞 雷 面 波法 、 地 质 雷 达 法 以 及 地震 反射 波 剖面 法 等 ， 隧道 施 工 中通 过 多 种 探 测 方法 以获 取 子 面 工 程 的 地 质 情 况， 从 而对 隧 道周 围进行 精 确 预报 。隧道 地 质超 前 预 报 主 要 是借 助探 测 手 段 掌 握
— —
—
达 到回用水水质标
化
池
出水浓度
（ ｍｇ ／ Ｌ） ９ ４５ ２ １ ７ ５ １ ０ ０ ｌ ６ ２ ４ １ ６ ５ ０
缺 氧
池
进水浓 度 （ ｍｇ ／ Ｌ）
去除率
（ ｍｇ ／ Ｌ）
９ ４ ５
ｌ ２ ％
２ １ ７ ５
３ ． ２深化 处理 段 工艺 流程 方 框 图 （ 见 图２ ）
目标体 或 是地 层 的反 射 后 ， 回到地 面 被接 层 、压 扭性 断 层 以及 岩性 的接 触 断层 等 。 例 如 角砾 受天线所接受。 在地下传播 中的高体 ， 波在 经过 介 质时 ， 该 介质 的集 合几 何 形 态 岩 、 糜 棱岩 等 ， 此 外 还 有地 下 水 以及 断层 以及 电性 性 质将 会影 响电 磁波 的波形 、 磁 泥 等 物质 ， 介 质 的均 一性 偏 低 且分 布 不 均 场强 度 以及路 径 等 。 所以， 经 过分 析 、 处 理 匀 ， 电性存在明显差异 ， 断层两侧岩体发 以及 采 集 时域 波形 ， 可 掌 握地 下 界 面 以及 育特 点通 常具 有节 理性 与褶 皱性 。 断层 的 内 部 的 电性 差 异 偏 大 则 为 地 质 探 测 作 业 地质 体 的结 构 、 空间、 位 置 等信 息 。 １雷 达 探 测 技 术 对 断 层 破 碎 带 的 地 提供 了 良好物 理基 础 。 地 质雷 达在 探测 断 质探 测 层破 碎 带 的发 育 区时 ， 自动增 益 的梯度 范 断 层 属 于 隧道 施 工 过 程 中 的重 要 地 围通常 控制 在 ８ － ３ ０ ｄ Ｂ之 间 ，断 层 富 水带 质构 造 ， 而地 质雷 达 探测 技 术 的 主要 目的 自动增 益 的梯 度存 在 更 大 的变 化 ， 断 层破 则是 要 明确 断层 的规 模 、 产 状 以及 空 间 分 碎 带 内部 雷达 图形 的色 彩分 布散 乱 ， 电磁 布状 况 。 国 内有部 分 隧道均 存 在不 同程 度 波 具有 规 律性 差 、能量 衰 减迅 速 等 特点 ， 的 断 层现 象 ，例 如 有 些 隧 道 常 有 岩 脉 断 反 射 波形 杂乱 无 规 律 ，幅 度 变化 较 大 ； 因
隧道超前地质预报中地质雷达的应用
隧道超前地质预报中地质雷达的应用摘要：本文引见了地质雷达的原理及详细的应用办法，并分离工程实例，论述了地质雷达在隧道超前地质预告中的应用方式，标明了地质雷达在隧道超前地质预告中的优越性。
随着经济实力的加强，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立力度。
隧道作为高速公路施工中的重点环节，对缩短公路里程、节约投资本钱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祸展开超前地质预告，将对隧道的正常施工和顺利贯穿发挥无足轻重的作用。
胜利的预测促使施工及时采取应对措施，防备于已然。
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情况进行预告就显得尤为重要。
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。
它是应用高频电磁脉冲波的反射原理来完成探测目的。
地质雷达属电磁波探测技术中的一种。
它经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别(介电常数、电磁导率等)的界面或其它目的体(如围岩性质、地质构造结构、围岩完好性、公开水和溶洞等状况)时，就会发作反射、绕射等电磁波特有现象。
依据这些特性，我们经过接纳天线拾取响应信号，并记载到计算机上，根据电磁波的波形、相位、振幅、频谱等时域、频域特征，可取得测试面前方不同电性体的散布特征，经过反射波双程游览时间，可计算前方分界面或目的体的深度。
二、地质雷达应用办法(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逐个对应的，在进行地质雷达测试时。
地质预告为简化操作，减小施工干扰，普通只需求100MHz的屏蔽天线，但地质雷达100MHz的天线实践测试有效间隔是5～30m，也就是说前5m是个含糊区，这在理想中是不允许的，所以我们能够有两种选择，一种是采用100MHz的天线和400MHz的天线共同来完成测试;另一办法为只用100MHz天线测试，但是前后两次测试需搭接上5m，实践每次测试间隔依据实践状况再定。
地质雷达在云台山隧道超前预报中的应用
同的物体时如物体发生变化 、 溶洞、 地下水等接收天
收稿 日期 ：０ １０ — ４ 修 回日期：０ １０ — １ ２ １－ ３ １ ； ２ １－ ３ ２
测结果 的准确性 。 如果 要测 量其 他位 置 ， 可 以在要 也
作者简介： 苏贵玉（９ １ １６ 一 ）男 ， ， 山西娄烦人 ， 工程师 ，０ ９ ２０ 年毕业于山西广播电视火学道路桥梁工程技术专业。
３２ 测量 方式 ．
测 量方式 主要有 点测 和连续测 量两种 。实 际隧 道超前 预报 中经常采 用点测方 式 。
４ 云 台 山隧 道探测 实例
测 线 ４ 测 线 ３ 测 线５ 右 线 掌 子 面
文献标识 码 ： Ｂ
文章 编号 ：０ ６ ３ ２ （０ ０ － ０ ４－ １０ － ５ ８２ １ ）２０ ４ － ３ １ － ０
线接受 到 的电磁 波信息 发生变 化 ，通过 接收到 的反
１ 工程概况
射信号 进行放 大处理 和图像 的解译 ，达到识别 隐蔽
目标物 的 目的。
云 台 山 隧道 是 阳 翼 高速 公 路 的 重 要控 制 性 工
２ １ 年 第 ２期 ０１
苏贵 玉 ： 地质 雷达在 云 台 山隧道 超前预报 中的应 用
‘５ ４・
测 的位置布 线如 隧道的底 板和侧 壁等 。
方 积水较 少 ， 线５ 测 已探 测 到较多积 水 ， 中间 的测 线３
探 测到水 量最 大 。
ａ 两 横 两 竖 式 ．
ｂ 一 横 三 竖 式 ．
岩异常情 况 ，预 报掌子 面前方一定 距离 内不 良地质
来达到预期制定的目标， 总的来讲探测频率越高， 在 物体 中传播 衰减 的程 度越 大 ， 探测 的深度越 浅 ， 探测 的分 辨率越 高 ， 图像 越清晰 。 在实 际工作 中要达到所 测断面必须采用相适应的探测频率 ，频率使用高了 到 不 了所测 断面 ； 率使用 低 了深 度达到 了 ， 频 分辨率 会 降低 ， 不利 于 图像 分析 。
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
张优;王登锋;张霄;侯东赛;王磊
【期刊名称】《路基工程》
【年(卷),期】2016(000)001
【摘要】在隧道超前地质预报中,较常用且预测准确性较高的预测手段是采用地质雷达对开挖掌子面前方的不良地质情况进行预测.以广大双线铁路下庄1号隧道为例,通过现场的数据采集以及后期的数据优化处理,可以生成地质雷达图像来较直观地预测掌子面前方的地质情况.预测结果与现场开挖验证情况较为吻合,表明通过地质雷达数据点的优化处理提高了对开挖掌子面前方的地质情况进行预测的准确性.【总页数】4页(P36-38,55)
【作者】张优;王登锋;张霄;侯东赛;王磊
【作者单位】西南交通大学地球科学与环境工程学院,成都610031;西南交通大学地球科学与环境工程学院,成都610031;西南交通大学地球科学与环境工程学院,成都610031;西南交通大学地球科学与环境工程学院,成都610031;西南交通大学地球科学与环境工程学院,成都610031
【正文语种】中文
【中图分类】U456.3
【相关文献】
1.地质雷达法在公路隧道超前地质预报中的应用——以元蔓高速南罕隧道右幅进口为例 [J], 黑明昌
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3.地质雷达法在岩溶隧道超前地质预报中的应用 [J], 曹旭华
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5.地质雷达在公路隧道超前地质预报中的应用 [J], 赵俊杰;李妮
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地质雷达在隧道超前预报中的应用
发表时间：2017-10-19T15:36:52.683Z 来源：《防护工程》2017年第16期作者：常青[导读] 地质雷达是应用超高频窄脉冲电磁波来探测介质分布的一种地球物理勘探仪器。
中铁十二局集团国际工程有限公司北京 100176 摘要：地质雷达具有操作简便、扫描速度快、图像直观、高分辨率和屏蔽效果好等优点，在隧道超前预报中有很广泛的应用。
基于此，本文先是简单介绍了地质雷达的工作原理，然后具体分析了地质雷达在隧道超前预报中的应用，要选取好相关参数、布置好测线、选择正确的信号触发方式，之后要对地质雷达的检测结果进行数据处理和图像判读，最后列举了地质雷达在隧道超前预报中的应用实例。
目
的是为了帮助施工人员更好地应用地质雷达进行隧道施工。
关键词：地质雷达；超前预报；天线频率
1.地质雷达的工作原理
地质雷达是应用超高频窄脉冲电磁波来探测介质分布的一种地球物理勘探仪器。
它的工作原理就是利用发射天线向隧道掌子面前的方向定向地发射电磁波信号，这种电磁波信号的频率为106-109Hz，电磁波在掌子面前方传播的过程中，遇到电性差异的目标体时，电磁波会发生反射，反射的电磁波由接收天线进行接收，其中，电性差异是指介电常数不同、电导率不同或是磁导率不同，电性差异越大，反射的电磁波信号越强烈，差异越小，反射的电磁波信号越差。
目标体是指空洞、富含水、裂隙或岩溶等。
通过对反射电磁波的时频、振幅和相位的特征等进行分析，就可以判断出掌子面前方的地质构造。
目标体到掌子面间的距离计算公式如下：
其中，d是指目标体到掌子面间的距离，单位是m；
V是指电磁波在介质中传播的速度，单位是m/ns；
T是指反射电磁波双程的走时，单位是ns；
X是指发射天线和接收天线间的距离，单位是m。
2.地质雷达在隧道超前预报中的应用
2.1选取好相关参数
天线中心频率，是决定地质雷达应用效果的主要参数。
应将该频率的选择作为参数选择的重点，确保隧道超前预报的过程能够有效完成。
目标体深度、目标体尺寸以及天线尺寸等，均需符合场地的要求，以保证雷达空间分辨率达标。
将空间分辨率设为x（m），将围岩介电常数设置为e，则雷达天线中心频率为f=150/xe1/2MHZ。
施工过程中，可采用上述公式选择雷达。
实践经验显示，当雷达中心天线频率为100MHZ时，隧道超前预报范围可达20m--50m。
为进一步扩大预报范围，必须增设另外的天线进行辅助测量[1]。
2.2测线的布置和信号触发方式的选择
当前，掌子面的开挖方式，一般以上下导坑式为主，工作面较窄。
为确保布线方式能够与掌子面的开挖方式相适应，可采用两横两竖或等方式完成布线。
不同工程地形情况不同，测线需根据工程的具体情况进行灵活布置。
有研究指出，随着测线距离的延长，数据采集量逐渐增多，数据分析的准确度也会随之提高。
因此，工作人员可根据工程情况，适当延长测线的距离，以为后期的数据分析过程提供依据。
需注意的是，应将掌子面轴心位置及其周围区域，作为测线的主要区域，以提高测量效率。
地质雷达数据采集信号触发方式主要包括以下几种：（1）测量轮触发：该触发方法对测量目标体表面的光滑度要求较高，如掌子面凹凸不平，测量结果的准确度一般较低。
（2）时间触发：该触发方法下，雷达系统能够在一定的时间间隔内，自动采集数据，具有自动化水平高的优势。
但该方法对天线运行的速度要求较高。
如天线未能匀速前进，导致时间间隙过大，数据采集的精确度则很难得到保证。
若工程技术水平较高，能够确保前线匀速运行，则可以采用该触发方式进行数据采集。
（3）键盘触发：该触发方法下，电脑键盘可直接将数据采集指令发送给雷达接收系统，每发送一次，便可完成一次数据采集。
与测量轮触发相比，键盘触发的优势在于对掌子面的光滑程度无要求，测量较为便利。
与时间触发方法相比，键盘触发的优势在于受天线前进速度的限制较小，数据采集的过程，基本能够在可控的范围内完成，因此数据出现误差的几率较低。
对比上述触发方式的优势与缺陷可以看出，键盘触发的应用价值更高。
2.3地址雷达的数据处理和图像判读
地质雷达图像剖面中，含有大量的雷达资料。
只要掌子面前方介质存在电性差异，即可通过图像剖面，找到与之相对应的反射波、确定反射波的同相轴，最终使数据处理以及图像的判读过程得以完成。
隧道超前预报过程中，对掌子面构造情况、夹层情况以及熔岩等分布情况的掌握，属于关键的工作环节。
不同地质构造的反射波以及雷达图像均存在一定的差异。
以构造断裂带为例：当掌子面存在构造断裂带时，雷达图像波层的形状，即为断裂带的走向。
实践证明，水会对隧道超前预报的结果造成影响。
如掌子面不含水，断裂带以及溶洞等的预报结果通常较为准确。
反之，如掌子面含水，探测的距离将会相对缩短，能量的消耗量也会有所增加。
因此，测量前需做好地质勘查工作，以确保测量过程能够顺利完成[2]。
2.4应用实例
2.4.1 工程概况
隧道位于国内某省，设计行车速度100km/h。
左右线分离布置。
隧道全长2658km，左右两段间距28m。
开挖宽度11.4m、高度9.00m，。
最大埋深192m、最小20m。
2.4.2 现场组织
施工现场组织工作内容，主要包括仪器准备以及隧道左右两段布置等：（1）仪器准备：工程所需仪器包括地质雷达以及爆破开挖器械等。
地质雷达天线频率100MHZ，增设500MHZ雷达一部备用。
（2）左右两段布置：隧道左右两段均采用二字型方法布置。
掌子面底部横洞布线较低。
充电探查区域布线稍高。
2.4.3 参数设置
地质雷达参数设置情况如表1：
通过表1可以看出：（1）地质雷达天线频率为100MHz。
（2）数据采集方法为时间触发，时间窗口为350ns/500ns。
（3）静态叠加为32.（4）水平高通滤波与低通立波分别为52MHz及300MHz，能够满足工程的需求。
2.4.4 预报结果及分析
出口右线预报结果：地质雷达图像显示，隧道出口右线掌子面前方3m处，局部波形破碎，实测波谱图无异常。
表明该部位存在小部分破碎带，但岩体整体较为完整。
通过对掌子面轴线区域波形图的观察发现，轴线前方2m--30m的范围内，存在强度异常的问题。
25m--30m 处强度最高，判断隧道该区域完整性较差。
（2）出口左线预报结果：地质雷达图像显示，隧道出口做线局部存在异常发育，其他部位岩体将较为完整。
但掌子面轴线左右2m处呈孤立状，判断岩层存在裂隙。
地质勘查证实了该结论。
工程决定采用支护及喷护技术施工，以避免施工过程中发生塌方，提高工程施工的安全性。
2.4.5 施工结果
工程以地质雷达隧道超前预报结果为参考，对施工方案进行了设计。
施工过程中，未出现塌方等事故，工程质量能够达到国家标准要求。
表明，隧道超前预报结果较为准确，参考价值较高[3]。
结论：综上所述，地质雷达技术是一种比较先进的隧道超前预报方法。
分析可得，通过本文对地质雷达在隧道超前预报中应用的介绍，可以为施工单位提供参考，更好地进行优化施工的工作，节约施工的资源，保障施工人员和施工工程的安全。
希望本文的研究可以为相关人员研究隧道超前预报中地质雷达技术的应用提供帮助。
参考文献：
[1]吴俊,毛海和,应松,夏才初.地质雷达在公路隧道短期地质超前预报中的应用[J].岩土力学,2003,S1:154-157.
[2]黄侃.地质雷达与TSP在公路隧道超前地质预报中的应用[D].东南大学,2016.。