美国GSSI地质雷达隧道超前预报介绍与资料处理
地质雷达探测技术在隧道进口段超前探测中的应用
地质雷达探测技术在隧道进口段超前探测中的应用随着交通建设的不断发展，高速铁路、公路等都进入了新的建设时期，隧道的建设和使用也日渐增多。
由于地质条件复杂性等因素的影响，隧道的开挖进洞经常会遇到特殊的地质问题，给后期的工程建设带来一定的困难。
隧道的超前探测工作可以提前对隧道地质情况进行分析，及时发现施工过程中可能发生的地质灾害，避免了隧道建设的经济损失。
地质雷达探测技术在隧道超前探测应用中是比较理想的探测技术，能够结合地形、地貌对地质条件进行分析，给隧道的安全建设提供了科学依据。
标签：探地雷达；探测技术；隧道超前探测随着经济和社会的发展，高速公路和铁路在交通运输建设中的地位越来越高，这也带动了隧道工程建设的发展。
隧道建设质量安全保障是隧道工程中非常注重的环节，为此，需要利用超前探测技术对隧道地质进行探测分析。
目前常用的超前地质预报方法有红外探水、探地雷达、TSP隧道超前地质预报系统、瞬变电磁法、地质分析预报法等。
探地雷达在地质探测中具有很好的探测效果，有着快速、高效、精确、实时成像等优点，是非常有发展前景的探测技术。
在对隧道进洞浅埋段进行超前探测时，探地雷达是比较理想的技术。
1、探地雷达的探测原理探地雷达方法是利用发射天线向地下介质发射广谱、高频电磁波，当电磁波遇到电性（介电常数、电导率、磁导率）差异界面时将发生折射和反射现象，同时介质对传播的电磁波也會产生吸收、滤波和散射作用。
用接收天线接收来自地下的反射波并做记录，采用相应的雷达信号处理软件进行数据处理，然后根据处理后的数据图像结合工程地质及地球物理特征进行推断解释，对掌子面前方的工程地质情况（围岩性质、地质结构构造、围岩完整性、地下水和溶洞等情况）做出预测。
2、探地雷达的参数探地雷达主要采用高频率、短脉冲、宽频带、高速度进行采样工作。
仪器配置有主机、天线、电池波发射机、电池波接收机、计算机、电池等。
以美国GSSI-3000型雷达为例，其主要技术指标为：2.1主机量程：50～2975ns；发射脉冲重复频率：115kHz；扫描速度：56次/s；采样：128，256，512点/s；增益控制范围：0～80dB；动态范围：128dB；滤波：用户可选；检测模式：连续；转换：16位；数据传输：以太网接口；输入电源：12V；充电电池：10.5～13V；电池容量：6.5Ah；消耗电流：0.7A；尺寸：35cm×30cm×5.5cm；重量：3.0kg。
美国地质雷达数据处理图片演示操作步骤
美国GSSI公司生产的地质雷达SIR-3000数据分析软件处理步骤处理数据前，先复制数据新建一个文件夹，保留原始数据。
（为了加快数据处理速度，自己尝试调整步骤顺序1、3、4、5、6、2，因为步骤3、4不能自动另存，所以最后放一个能自动保存对话框的步骤。
3后必须是4，接5另存时，会出现错误，保存不了。
步骤2为什么放最后，因为步骤2另存后，要重新打开刚保存的文件。
）1、1.剪切2、3.确认打标数量（添加删除多余标记），3、4.添加里程距离信息：a编辑里隔多少米打标（现场隔多少米打标），b坐标零点位置设置，（减去延迟时间，例如-3.5），c输入里程（输入小里程）。
这三步骤可同时做，但必须按这个顺序，在步骤3之后才能保存。
4、5.距离归一化5、6.去延迟时间（这步骤可不做，主要为了美观图片）6、2.反向具体操作见图片演示1、安装软件，打开软件2、打开数据，数据处理前重命名：拱顶+里程段3、打开数据，在左侧右键设置坐标显示、颜色选择以下正式处理数据1.4-1扫描信息预编辑：利用图标Edit Select, 选择一段扫描剖面，切除多余扫描信息Cut，或者保存特定扫描剖面Save。
点圈中的图标出现对话框和一条竖线（自己步骤1剪切）拖动竖线到要剪切的地方，拉开要剪切的范围后，按OK键按剪切图标后，数据处理后自动出现要保存（自己步骤2检查打标）B)编辑用户标记，，也是检查打标数量够不够，也是选择需要的标记，点APPLY标记线会拉到通长。
原来的标记长度处理后的标记长度(步骤3添加信息里程，多少米一个标，介电常数，0点设置，可同时填好)2.添加里程信息.A)Edit→→3D option→X start输入里程起点坐标. (反向的要输入小里程,有时5米一标记时，这步在C的前面)这个地方输入1，Edit , 扫描/米[scans/m], 米/标记[m/mark]，输入打的标记后，按键save保存。
(步骤5距离归一化)C)并利用距离归一化函数进行处理,Process Distance Norm。
地质雷达在公路隧道超前地质预报中的应用及实例分析
地质雷达在公路隧道超前地质预报中的应用及实例分析摘要：介绍地质雷达的基本原理，总结图像波的识别方法，以地质雷达在缙云山隧道超前地质预报中的应用为例，说明地质雷达探测技术能够准确地指导隧道施工，最后对地质雷达探测技术进行展望并加以推广。
关键词：地质雷达超前地质预报隧道探测Abstract: The basic principle of GPR is introduced, and the recognition method of image wave is summarized. Takes the application of GPR in the tunnel of JinYunShan as an example, and explains the detection technology of GPR can accurately guide tunnel construction. Finally, popularizes the technology of GPR.Key words: GPR; advanced geological prediction; tunnel; detection0 引言在隧道施工中，尤其是地质条件复杂的隧道工程，超前地质预报越来越广泛应用，它关系到工程的安全、质量、成本和进度。
我国西南部多为山区，隧道施工过程中地质灾害经常发生，如冒顶、塌方和涌水等[1-3]。
这就需要在隧道施工中，对隧道掘进前方的危险地质情况进行超前地质预报来控制风险，及时提出调整支护参数或加固措施建议，以保证施工安全和工程质量，加快施工进度，缩短工期。
1 地质雷达探测的基本原理地质雷达探测属于波反射法，是利用超高频(106-109Hz)窄脉冲电磁波探测介质分布的一种地球物理勘探方法。
地质雷达工作时，在主机控制下，发射机发射周期性信号，信号遇到介质的非均匀体时，产生反射信号，反射信号再传输到接收机，再经电缆传输到雷达主机，最后把数据通过雷达处理分析系统进行处理，得到可识别的波相图，对波相图进行定性解释。
地质雷达资料处理步骤
GSSI软件RADAN地质雷达资料处理1.打开软件RADAN，选择文件夹.视图→自定义→文件目录.2.打开文件。
文件→打开(*.dzt)。
文件显示，换颜色。
波形显示选择第二个图标，采用波形方式显示数据剖面选择显示器图标，设置波形参数，比列为间隔2倍，如32-16。
标准为正大小为03.扫描信息预编辑：利用图标编辑 选择, 选择一段扫描剖面，切除多余扫描信息删除，或者保存特定扫描剖面保存。
剪切处理4.文件测量方向掉转。
打开文件，文件 另存为->方向反转，打勾。
5.添加距离信息。
测量轮测量直接获取距离概念。
连续测量方式加距离需要三步A) 编辑文件头内的距离信息编辑→文件头, 扫描/米[scans/m], 米/标记[m/mark]，B)编辑用户标记，C)处理→距离归一。
图5-0图5-A图5-b图5-c原始标记保存标记标记类型转换距离归一化6.添加里程信息.编辑→文件头→三维选项→X起点，输入里程起点坐标。
原始数据添加里程数据7.水平刻度调整。
处理→水平缩放.叠加、抽道、加密。
8.确定地面反射波信号位置编辑→文件头→信号位置(纳秒)，如-2.5。
9.调整信号延时信息，找地面处理→信号位置调整→信号移动(ns)。
10.设置和修改介电常数，计算深度信息编辑→文件头→介电常数。
介电常数时间深度11.信号振幅自动增益调整处理→增益调整→自动增益，增益点数为5。
放大倍数，值一般选择2-5。
自动增益调整自动增益处理比对指数增益参数设置：手动设置增益点数，调整增益值大小原始数据局部指数增益12.背景去除，显示构造特征。
处理→FIR滤波→背景去除(扫描)为1023。
滤波参数选择原始数据处理结果13.水平相关分析，消除雪花噪音干扰。
处理→FIR滤波→水平叠加(扫描)5。
原始数据5次平滑数据14.一维频率滤波处理 IIR滤波。
频谱图与地质雷达原始记录曲线频谱图------波形图------线扫描图[低频信号]垂直滤波(MHz) 高通40原始数据与高通滤波数据15.反褶积、频率滤波。
地质雷达讲义-隧道超前预报
第六章探地雷达在隧道地质预报探水中的解释资料问题随着交通和能源建设的投资力度的加大，近年来，每年修建的公路和铁路隧道达7、8百公里，还有大量的水工隧洞和大型地下厂房及其它大型地下工程在修建。
地下工程是施工高风险的工程，施工中充满了未知数，许多已知的、不清楚的、未知的地质灾害源在等待者工程建设者们。
其中，施工中遇到突泥、突水是最危险的威胁，近几年，一些正在施工的隧道，特别是长隧道，施工时遇到突泥、突水，不仅大大延误工期，造成很大经济损失，而且有的隧道还造成多人的伤亡。
虽然近十余年来人们研究和使用一些物探方法在地下工程施工时作掌子面前方地质预报，但预报地下水仍是个困难的问题，以至成为业界要求作为首要要解决的问题。
探地雷达是目前隧道地质预报探水的最主要的手段，但是近几年的实践表明，其探查预报地下水的成功率不高。
经调查，资料解释的理论和实践未为大多数工作人员所了解和掌握是主要原因之一。
雷达是用发射天线向岩体发射有一定宽度的高频电磁波，岩体中的介质因介电常数ε的不同而反射雷达波被接收天线接收。
介电常数差是雷达工作的基础。
空气的介电常数为1。
岩石的介电常数为4～20，水的介电常数为81。
因而探地雷达对水有特别的敏感性。
同时，地下水往往为高电导介质，对雷达波的反应也与其它介质有区别。
本文将从理论依据和实际应用方面来探讨有关问题6.1 地下水对雷达波的反射波的特点6.1.1 雷达波通过含水体后，高频成分被吸收，反射波的优势频率降低电磁场由麦克斯韦方程来描述并包括电荷守衡方程以及场量与介质关系的本构方程。
无界均匀有耗介质中的电磁波的电场表达式为：E （r ）= E 0 e -jkr其中，k = β-j α；α为衰减系数；β为相位系数。
若假设介质介电常数和电导率均为实数，则：α = ω ｛[1+（σe /με）2］1/2/2-1｝1/2当σe /ωε<< 1，即电导率σe 很小时， α≈ σe [（μ/ε）1/2 ]/2衰减系数与σe 成正比，与ε1/2成反比；当 σe /ωε>> 1 ，即电导率σe 很大时，α≈ （σe ωμ/2）1/2衰减系数与σe 及频率f 成相关，频率高的成分衰减系数大；因此，雷达波通过含水体后，高频成分被吸收，含水层的反射波的优势频率降低 6.1.2 雷达波对水和含水率高的介质的反射强烈，反射波强度大1.在弱耗媒质中εr >>60λ0σ，则：α=ω（ε0μ）1/2(30λ0σ/εr ）1/2入射波的电场：E i = E 0i e j ( ωt – kr)； 反射波的电场：E r = E 0r e j ( ωt – kr)。
c0 GSSI软件RADAN地质雷达资料处理步骤
地质雷达软件RADAN用户手册美国地球物理测量系统公司美国劳雷工业公司2010年10月RADAN处理软件安装安装采集软件RADAN66和RADAN5，并且激活采集软件输入软件序列号serial number输入处理软件产品ID代码:radan计算获取软件激活码Windows 7 系统安装radan 5安装radan程序，找到setup.exe鼠标右键要求以系统管理员身份运行；RADAN软件第一次运行要以系统管理员身份打开。
Windows 7 系统调整显示效果选择控制面板->所有控制面板项->显示->更改配色方案->windows经典->高级，对话框如下：选择颜色项目->桌面->颜色->设置红绿蓝资料整理1打测量，布置网格和测线，数据采集2数据拷贝与备份：从地质雷达主机把数据复制在个人电脑上，并利用2种以上存储介质对原始数据进行备份。
3野外记录整理：整理野外记录本（包括各种参数，利用数码相机或者扫描仪对原始纪录扫描拍照，并制作成PDF格式文件便于日后随时查看野外现场原始资料），工作照片，收集的各种第三方资料（设计图纸、设计厚度、第三方检测资料），现场钻孔资料（里程桩号、芯样实物和照片、长度）。
利用钻孔资料反算电磁波传播速度或者材料介电常数。
4数据编辑与初步整理RADAN5资料处理RADAN6资料解释7图片制作8探测报告编写I GSSI地质雷达探测资料处理流程图数据备份,资料整理,资料处理,资料解释II GSSI处理软件功能模块介绍基本工具打开数据文件，显示雷达数据剖面。
保存数据文件，保存雷达剖面。
选择数据块，选择目标数据剖面。
剪切数据块，切除多余数据剖面。
保存数据块，单独保存雷达数据剖面。
复制剖面图像至剪贴板，地质雷达剖面制作图片。
编辑数据文件头，输入相关参数：标记间隔、扫描数、介电常数、信号位置；编辑标记信息、补充漏打的标记、删除多余标记信息。
线扫描显示方式、以灰阶图或者彩色图形式显示雷达剖面。
地质雷达预报
说明：同步远程数据是将药品和项目等信息从服务器中下载至收费电脑，以便在收费录入明细信息时，不用从服务器获取数据（从数据库获取数据需要时间），提高响应速度。
所以同步远程数据操作对服务器数据库的数据是没有影响的，只要觉得数据有问题都可以随时进行同步操作。
第一步：删除缓存目录，即把从服务器下载的数据删除。
首先，打开计算机（或者我的电脑），进入到C盘，如图：
Win7的
XP的
点击图中红色部分，输入172.16.100.13，即搜索文件夹名字为172.16.100.13，找到文件夹之后，双击进去，将会看到下图中的文件夹，把这个文件夹整个删除掉。
如果提示不能删除，则退出登录系统或者关闭浏览器。
第二步：同步远程资源，即将数据重新从服务器上下载下来。
首先登录系统，进入系统管理->同步远程资源，如图所示：
然后，点击清空本地数据、清空本地资源。
再点击，同步远程资源，
如图：
同步远程资源结束之后，选中下面几张表，然后点击同步远程数据（只点同步远程数据），直到同步成功，如图：
功，如图所示：
同步成功之后，说明所有的表都同步完了，可以收费了。
答：频繁弹出框，数据出错的时候，需要再次同步数据。
如图：。
基于雷达技术的隧道超前地质预报
基于雷达技术的隧道超前地质预报摘要：本文首先介绍了地质雷达的工作原理，再以美国GSSI地球物理公司研制生产的SIR-20型地质雷达在贵州某隧道中的应用为实例，阐明地质雷达在隧道及地下工程超前地质预报中的应用价值。
关键词：地质雷达隧道超前地质预报引言隧道施工，因处于地下而施工环境差，若发生施工事故，可能会造成大量的人员伤亡、经济财产损失和工期的延误，所以做好隧道施工的超前地质预报，对降低隧道施工风险，避免施工事故的发生，保证施工安全、工程质量、工程进度有着十分重要的作用，同时近年来，因地质雷达技术的不断完善、预报精度越来越高、运用价格也越来越低，而被大量的应用到隧道工程建设的超前地质预报当中。
1 地质雷达的工作原理地质雷达是利用超高频（106Hz～109Hz）窄脉冲电磁波的反射原理来对前方介质的分布情况进行地球物理勘探的一种有效方法[1-2]，其主要有雷达主机，发射天线和接受天线组成。
在进行超前地质预报时，发射天线发出超高频电磁波，电磁波在传播过程中若遇到介质异常体时，就会产生反射电磁波而被接受天线所接受而被存储到雷达主机当中，最后再通过操作人员对探测信号进行分析处理，最终得出预报结果。
2 超前地质预报的实施过程2.1 掌子面的探测掌子面的探测一般由3个人共同完成的，其中两个人抬着雷达天线沿掌子面来回扫描，其中一个来回为一次完整的探测过程，另外一个人则完成探测数据的标定与保存工作。
通常一次完整的超前地质预报工作需要对掌子面扫面探测3～4次。
2.2 数据的处理地质雷达的雷达主机储存的通过模数转换处理后的探测信号必须经过增益恢复、带通滤波、频率—波数（f—k）滤波、绕射偏移处理和反褶积滤波等一些列的处理后才能形成最终能被判读的雷达探测图像，下表1为几种典型地质与雷达图像特征的简要关系表：3 运用实例3.1 工程概况贵州某隧道为分离式中隧道，位于大方县西6km处，为高原中、低山构造侵蚀-溶蚀型峰丛地貌。
学习资料六 超前地质预报及监控量测技术.
二. 监控量测的内容
必测项目和选测项目 必测项目： ① 洞内观察与地质素描 ② 净空变化量测 ③ 拱顶下沉量测 ④ 地表下沉量测
二. 隧道监控量测的内容
选测项目：
① 围岩内部位移监测； ② 喷砼应力监测； ③ 围岩压力监测； ④ 钢拱架应力监测； ⑤ 二衬应力监测； ⑥ 锚杆或锚索内力及抗拔力。
隧道施工超前地质预报根据隧道工程特点， 以地质分析为主线，结合物探手段综合运用。
目录
1 前言 2 地质综合分析基本要求 3 地质综合分析主要方法 4 地质综合分析实施要点 5 结束语
二、地质综合分析基本要求
超前预报目的
开挖前对地质情况的了解，对于隧洞建设有着 十分重要的作用。通过超前预报，及时发现异常情 况，预报掌子面前方不良地质体的位置、产状及其 围岩结构的完整性与含水的可能性，为正确选择开 挖断面、支护设计参数和优化施工方案提供依据， 并为预防隧洞涌水、突泥、突气等可能形成的灾害 性事故及时提供信息，使工程单位提前做好施工准 备，保证施工安全，同时还可节约大量资金。所以 隧洞超前预报对于安全科学施工、提高施工效率、 缩短施工周期、避免事故损失、节约投资等具有重 大的社会效益和经济效益。
二、地质综合分析基本要求
地质知识和物探知识、隧道工程实践经验。
具体工作中要求：
（1）收集分析前期地质勘察报告及设计文件，编写 宏观预测地质分析报告；
（2）施工过程中随工程进展及时收集洞内开挖段 地质资料；
（3）及时归纳汇总地质、物探、钻孔探测资料， 逐步完善充实综合图件内容；
二、地质综合分析基本要求
（4）综合判译各种物探成果，避免多解性影响， 提高预报的准确性；
（5）对工程重点洞段的地质综合分析成果，及 时提交报告，并针对施工提出合理化建议。
7-GSSI地质雷达超前预报资料处理步骤cn
GSSI地质雷达超前预报资料处理步骤2021年7月GSSI地质雷达超前预报RADAN资料处理步骤1.视图→自定义→.设置工具栏与状态栏[坐标]2.→翻开(*.dzt)超前预报的雷达测点数、扫描数通常比拟少。
根据这个特点，超前预报的地质雷达图像显示方式，采用线扫描剖面，或者波形加变面积图。
或者两者结合的方式。
线扫描模式波形显示对于点测数据剖面，扫描数较少，建议采用波形加变面积方式显示地质雷达超前预报剖面。
软件启动后，翻开雷达剖面默认为线扫描模式显示方式。
单击显示器按钮图标，翻开对话框设置显示参数，并且修改波形加变面积显示参数，如下列图双击WIGGLE波形加变面积图，弹出对话框：比例：波形显示时所占的像素数。
间隔：波形中心线之间的像素数。
叠加：几个扫描信息叠加后，显示为1个波形。
抽点：跳过几个点后，显示一个波形。
用于剖面较长的情况。
填充标准：正-表示填充正波，负-表示填充负波。
通常默认为正波。
填充大小：一般建议设置0.表示波形一起跳就填充。
预览：表示波形显示效果。
注释：比例参数一般为间隔的2倍。
波形加变面积参数设置完毕，返回显示参数设置对话框，选择保存按钮以保存所有显示参数，包括波形加变面积参数在内，从而下次可以直接调用显示参数方便显示地质雷达剖面资料处理完毕最后结果显示参数可以保存为100兆天线地质预报出图显示参数.pam。
3.扫描信息预编辑：利用图标编辑 选择, 选择一段扫描剖面，切除多余扫描信息删除，或者保存特定扫描剖面保存。
在隧道掌子面上做地质预报，外表不平整，天线难以靠近或者贴紧掌子面，另外干扰比拟大，对于明显的干扰采用直接剪切法。
切除上图中第164,、165个扫描。
4. 另存为->方向反转，打勾。
5.添加掌子面宽度信息。
对于一定宽度的掌子面，一般建议10厘米测一个点；而实际施工中会略有差异，可以通过调整参数使得雷达剖面与掌子面宽度一致。
6.编辑7.设置和修改介电常数，计算深度信息编辑 介电常数。
地质雷达超前预报技术在隧道施工中的应用
地质雷达超前预报技术在隧道施工中的应用【摘要】以广陕高速公路明月峡隧道（左线长2494m，右线长2523m）地质雷达超前预报技术为实例，结合使用美国GSSI公司生产的SIR-3000型地质雷达，简要介绍地质雷达的工作原理及其在隧道超前预报中的应用，通过地质雷达超前预报技术在明月峡隧道施工当中应用的实际案例，充分证明了该种预报方法的实用性及在隧道施工当中的重要地位。
【关键词】地质雷达；超前预报；隧道施工；应用1 引言伴随着中国经济的发展，新建工程项目如公路、铁路、地铁等在近十年内逐步递增，这些工程项目大部分都涉及到隧道施工。
在隧道掘进过程中，采用钻探或物探等超前预报方法，提前查明隧道掌子面前方地质条件，以保证施工人员生命安全，并且为施工方案的制定提供技术参数显得十分必要。
地质雷达是一种波反射法，此种方法操作简单、速度快、效率高、精准，但存在探测距离短的不足之处，一般情况下探测长度为30米左右。
2 地质雷达的工作原理地质雷达与探空雷达相似，利用高频电磁波（主频为数十至数百乃至数千兆赫）以宽频带短脉冲形式探测介质分布的一种地球物理勘探仪器，在电磁波向掌子面前方传播的过程中，当遇到电性差异的目标体（如空洞、裂隙、岩溶等）时，电磁波便发生反射，被另一天线接收。
电磁波的传播取决于物体的电性，物体的电性主要有电导率μ和介电常数ε，前者主要影响电磁波的穿透（探测）深度，在电导率适中的情况下，后者决定电磁波在该物体中的传播速度，因此，所谓电性介面也就是电磁波传播的速度介面。
不同的地质体（物体）具有不同的电性，因此，在不同电性的地质体的分界面上，都会产生回波。
在对地质雷达数据进行处理和分析的基础上，根据雷达波形、电磁场强度、振幅和双程走时等参数便可推断掌子面前方的地质构造。
3 测量方法3.1 天线频率的选择根据明月峡隧道施工图设计文件及现场实际地质情况，采用美国GSSI公司生产的SIR-3000型地质雷达，天线中心频率为100MHz，隧道纵向每隔35m探测一次。
隧道超前预报及质量监控地质雷达系统技术方案
隧道超前预报及质量监控地质雷达系统技术方案一、技术方案概述隧道工程不可避免地涉及到地质条件的变化和复杂性，地质雷达系统作为一种有效的工具已经被广泛应用于隧道工程的施工和安全监测中。
该技术方案旨在提出一种基于地质雷达系统的隧道超前预报和质量监控方案，以有效降低隧道施工中的风险和成本，提高施工效率和质量。
二、方案内容和技术路线1.技术方案内容（1）隧道超前预报隧道超前预报是隧道工程管理的重要环节，通过利用地质雷达系统的探测能力获得地下岩层的信息，预测出施工中可能遭遇的风险和难点，从而指导工程设计和施工。
具体方法包括：a.在施工前进行地质雷达扫描和检测，获取地下岩层的分布情况和特征。
b.根据地质雷达扫描结果，制订超前预报方案，预测隧道施工中可能遇到的问题和风险。
c.根据超前预报方案，实施隧道施工，并时刻监控地质雷达数据，及时调整施工策略和工艺。
（2）质量监控地质雷达系统还可以用于隧道施工质量监控，通过实时监测施工过程中深度、岩层变化、裂隙的情况，及时发现问题，以便采取措施防止质量问题。
具体方法包括：a.实时监测隧道内岩层的变化情况，发现异常情况及时调整施工工艺。
b.利用地质雷达系统监测施工过程中的爆破情况，确保爆破质量符合要求。
c.对隧道的洞顶、洞底等关键位置进行全过程监测，确保施工质量符合要求。
2.技术路线地质雷达系统技术路线主要包括以下几个步骤：（1）设备选型和安装根据隧道的地质特征和施工要求，选取适合的地质雷达设备，并按照相应的安装规范进行安装和调试。
（2）数据采集通过地质雷达设备采集隧道地质信息，并对数据进行实时处理和分析。
（3）数据预处理与分析对采集到的数据进行预处理和分析，包括地质层分析、岩石力学参数计算等，为超前预报和质量监控提供数据基础。
（4）超前预报和质量监控根据预处理分析后的数据，进行超前预报和质量监控。
（5）数据处理和报告输出根据预测结果和监测数据，生成报告输出，并在进行实践验证和改进。
隧道超前地质预报
隧道超前地质预报一、电磁波反射法电-磁波反射法超前地质预报主要采用地质雷达探测(Ground Penetrating Radar，简称GPR)。
地质雷达探测是利用电磁波在隧道开挖工作面前方岩体中的传播及反射，根据传播速度和反射脉冲波走时进行超前地质预报的一种物探方法。
地质雷达探测采用电磁波反射原理探测浅层地层的划分、岩溶、空洞、不均匀体、仪器将发射天线和接收天线集于一体，具有快速、无损、连续检测、实时显示等特点，但在掌子面有水的情况下不宜使用。
1．探测前提(l)探测目的体与周边介质之间应存在明显介电常数差异，电磁波反射信号明显。
(2)探测目的具体，有足以被探测的规模。
(3)不能探测极高电导屏蔽层下的目的体。
2．探测距离地质雷达在完整灰岩地段预报距离宜在30m以内，在岩溶发育地段的有效探测长度则应根据雷达波形判定。
连续预报时前后两次重叠长度应在5m以上。
3．地质雷达探测仪表的技术指标(l)系统增益不应低于loOdB。
(2)信噪比应大于60dB。
(3)采样间隔不应大于0.5ns、模数转换器不应低于16位。
(4)具有可选的信号叠加、实时滤波．点测与连续测量、手动与自动位置标记等功能。
4．地赝雷达探测的数据采集要求(l)通过试验选择雷达天线的工作频率，确定介电常数。
当探测对象情况复杂时，应选择两种及以上不同频率的天线。
当多个频率的天线均能符合探测深度要求时，应选择频率相对较高的天线。
(2)测网密度、天线间距和天线移动速度应反映出探测对象的异常，测线宜采用十字或网隆形式布设。
(3)选择合适的时间窗口和采样间隔，并根据数据采集中的干挠变化和效果及时调整工作参数。
(4)采用连续测量的方式，不能连续测量的地段可采用测点。
(5)隧址区内不应有较强的电磁波干扰；现场测试时应清除或避开测线附近的金属物等电兹干扰物；当不能清除或避开时应在记录中注明，并标出位置。
(6)支撑天线的器材应选用绝缘材料，天线操作员应与工作天线保持相对固定的位置。
隧道超前地质预报(地质雷达)
隧道超前地质预报（地质雷达）目录1 概况............................. - 1 -2物探方法基本原理 ................. - 1 -2.1 基本原理............................................ - 1 -2.2 探地雷达在勘查中的基本参数........ - 2 -2.2.1 电磁脉冲波旅行时............... - 2 -2.2.2 电磁波在介质中的传播速度- 3 -2.2.3 电磁波的反射系数............... - 3 - 2.3 数据处理方法................... - 3 -2.3.1 距离归一化................................... - 3 -2.3.2确定波速........................................ - 3 -2.3.3 水平和垂直滤波........................... - 4 -3 设计文件描述的预报段地质条件..... -4 -4 掌子面地质编录及地质分析......... - 4 -5 探底雷达测试与结果分析........... -6 -5.1 测线的布置................. - 6 -5.2 数据处理结果............... - 7 -5.3解译分析................... - 8 -6.结论和建议....................... - 9 -附件一：掌子面地质编录表.......... - 10 -1 概况###隧道为@@@@高速公路G7标段的在建隧道。
隧道位于@@市@@县@@村@@沟右岸。
隧址区属后龙门山推覆构造带，围岩岩性主要为钙质千枚岩、凝灰千枚岩、石英千枚岩。
因受构造影响，岩体局部（一般为不同岩性接触带）片（劈）理极发育，岩石呈薄片状、碎片状结构，岩质极软，破碎。
隧道超前预报及质量监控地质雷达系统技术方案
隧道超前预报及质量监控地质雷达系统技术方案1.引言地质雷达系统是一种非常有用的工程监测技术，它可以通过无线电波来探测地下的岩层结构和地质环境。
在隧道工程中，地质雷达系统可以用于超前预报和质量监控，以减少工程风险和提高施工效率。
本文将介绍一个隧道超前预报及质量监控地质雷达系统技术方案。
2.技术原理地质雷达系统利用无线电波的反射和散射特性来探测地下物体的位置和性质。
当无线电波与地质体相互作用时，会产生反射和散射现象。
地质雷达系统通过接收和分析这些波的回波信号来反推出地下地质体的特征和结构。
3.系统设计(1)发射和接收器件：地质雷达系统需要一个发射器和一个接收器，发射器用于发出无线电波，接收器用于接收回波信号。
发射器需要能够产生高频率和高功率的无线电波，接收器需要能够高灵敏度地接收和放大回波信号。
(2)信号处理和图像重建：接收到的回波信号需要经过一系列的信号处理和图像重建步骤，才能得到地下岩层的结构和特征。
这些步骤包括数据滤波、时频分析、图像处理等。
(3)数据传输和显示：地质雷达系统需要将处理后的数据传输到监测中心进行分析和展示。
数据传输可以通过有线或无线方式实现，显示可以采用图像或图形等形式。
(4)监测中心系统：监测中心系统可以通过计算机软件来实现，负责接收和处理来自地质雷达系统的数据，并生成监测报告和预警信息。
4.系统应用(1)超前预报：地质雷达系统可以在隧道开挖前进行预测，确定隧道前方的岩层结构和特征，并探测出潜在的地质隐患。
这样可以帮助工程师做好施工计划和安全措施，减少事故风险。
(2)质量监测：地质雷达系统可以在隧道开挖过程中进行实时监测，探测出隧道墙壁和顶板的稳定性和质量。
如果发现问题，可以及时采取修复措施，确保隧道的安全性和可持续性。
(3)数据分析与管理：地质雷达系统可以将监测数据存储在数据库中，实现历史数据的长期管理和分析。
通过数据分析，可以提取出地下地质体的规律性和趋势性，为隧道工程的优化设计和施工提供参考。
c0 GSSI软件RADAN地质雷达资料处理步骤
地质雷达软件RADAN用户手册美国地球物理测量系统公司美国劳雷工业公司2010年10月67/ 1RADAN处理软件安装安装采集软件RADAN66和RADAN5，并且激活采集软件serial number输入软件序列号:radan代码ID输入处理软件产品计算获取软件激活码67/ 2Windows 7 系统安装radan 5安装radan程序，找到setup.exe鼠标右键要求以系统管理员身份运行；RADAN软件第一次运行要以系统管理员身份打开。
Windows 7 系统调整显示效果选择控制面板->所有控制面板项->显示->更改配色方案->windows经典->高级，对话框如下：选择颜色67/ 3颜色->->设置红绿蓝桌面项目->67/ 4资料整理1打测量，布置网格和测线，数据采集2数据拷贝与备份：从地质雷达主机把数据复制在个人电脑上，并利用2种以上存储介质对原始数据进行备份。
3野外记录整理：整理野外记录本（包括各种参数，利用数码相机或者扫描仪对原始纪录扫描拍照，并制作成PDF格式文件便于日后随时查看野外现场原始资料），工作照片，收集的各种第三方资料（设计图纸、设计厚度、第三方检测资料），现场钻孔资料（里程桩号、芯样实物和照片、长度）。
利用钻孔资料反算电磁波传播速度或者材料介电常数。
4数据编辑与初步整理RADAN5资料处理RADAN6资料解释7图片制作8探测报告编写67/ 5I GSSI地质雷达探测资料处理流程图数据备份,资料整理,资料处理,资料解释打RADA软1增益调1叠加去(*.dzt)读入数据文文件编--剪1背景去剖面方向调频谱分距离归一1一维垂直滤1反褶添加起始里程桩1剖面追速度分剖面水平拉伸、压1偏移归调整地面时间零1希尔伯特变静态校2交互式解1高程修10时间深度转换67/ 6II GSSI处理软件功能模块介绍基本工具打开数据文件，显示雷达数据剖面。
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美国地质雷达隧道超前预报工作介绍目前我们国家地下隧道建设工作量大，地质条件复杂，有灰岩地区、花岗岩地区、黄土高原、第四季覆盖等等。
隧道开挖中常常遇到岩溶发育、出现大的空洞，充水或者充泥，有时地下暗河发育；也会遇到构造带，或者岩石破碎，同时地下水发育，这给隧道开挖和建设造成很多困难，同时也给隧道运营造成一定的隐患。
因此需要采用一定的手段对这些地质构造和地质灾害进行探测和预报，提前采取措施来排除灾害。
工作任务为了能够探明隧道开挖面(俗称"掌子面")前方的地质构造，通常采用多种方法进行综合分析、探测、预报。
常见的方法有：地质分析，地球物理探测(声波法、直流电法、电磁波方法)，钻孔方法，或者超前导洞等等。
采用各种地球物理方法进行探测，分别给出探测结果，综合地质构造情况，进行综合解释，给出掌子面前方的地质构造和可能的地质灾害信息。
探测前提条件隧道开挖中遇到的地下材料或者介质，主要有石灰岩、花岗岩、大理岩、砂岩、第四季覆盖、沙土、黄土，还有地下水、空洞等等。
由于这些材料的物理性质有很多种，比如密度、导电率、介电常数、磁导率等等。
声波超前预报。
由于密度不同、声波传播速度不同，可以采用声波法进行探测，出现了地震波超前预报。
直流电法超前预报。
根据导电率的差异采用直流电法，预报掌子面前方材料的导电率差异，尤其是含盐份的地下水表现为良导体、而空气为高阻体；地质雷达预报。
根据导电率、介电常数、磁导率的差异，采用地质雷达高频电磁波方法进行探测，获取掌子面前方材料的介电常数差异信息，瞬变电磁预报。
由于岩石、土壤、水、空气的电磁响应不同，采用瞬变电磁方法探测材料的差异。
目前这4种方法在隧道超前预报中都有使用，尤其是地质雷达超前预报方法得到了普遍使用，利用地质雷达方法在隧道掌子面上进行探测，对隧道开挖超前预报，下面介绍这部分内容。
探测仪器地质雷达方法通常采用高频电磁波发射法工作，频带范围为几兆赫兹到几千兆赫兹，不同的频率探测深度不同，低频电磁波探测深度较大，因而出现了不同中心频率的天线，商业地质雷达通常采用窄脉冲宽频带电磁波信号工作，一般情况下100兆天线在土壤、破碎的岩石、基岩上探测深度范围从几米到十几米甚至30米左右。
目前隧道开挖地质超前预报距离正好是要求在十几米到30米左右，并且要求能够精确预报，这与地质雷达100兆天线的探测正好吻合。
鉴于掌子面的工作面比较窄，通常从几米到十几米宽。
而100兆天线本身仅仅不到1米长，也不需要把天线埋入地下进行非常紧密的接触，因而探测方便。
经过多年的探测试验研究，目前地质雷达100兆天线在隧道超前预报中得到了广泛使用。
常见的地质雷达系统有美国GSSI公司的SIR系列地质雷达系统、加拿大Sensor&Software公司的EKKO系列地质雷达系统、瑞典Mala 公司的地质雷达系统等等。
GSSI公司的SIR系列地质雷达系统在国内使用普遍，主机型号有专业型SIR-10A,10B,10H，SIR-20，便携式SIR-2,SIR-2000,SIR-3000。
主机兼容所有天线。
目前使用较多的是SIR-20和SIR-3000两款主机，都兼容100兆赫兹天线。
采用地质雷达主机、电缆、天线和电池就可以进行超前预报。
SIR-20主机SIR-3000主机100兆天线数据采集与现场工作测线布置：在隧道超前预报探测中，根据围岩和掌子面岩石构造和岩性分析，来布置测网测线。
对于构造简单的围岩，而掌子面岩石完整，同时已经开挖的几十米甚至几百米隧道内岩石完整，都为基岩，比如沉积岩，通常建议在掌子面上布置一条测线。
灰岩地区开挖隧道，由于灰岩地区岩溶非常发育，溶洞发育不规则，而且其尺寸和地下赋存状态非常复杂，通常含有地下水，或者跟地下暗河连通，有时处于大山底部属于承压地下水，一旦承压水从隧道掌子面涌出将非常危险。
鉴于此就需要对掌子面前方的溶洞进行精细探测，因此在岩溶发育地区尤其是地下水丰富的隧道内，需要在掌子面布置井字型测线，构成密集的测网。
由于隧道开挖通常是采用全断面开挖技术或者阶梯状开挖技术。
对于全断面开挖，可以利用100兆天线在隧道掌子面上多测几条测线；对于阶梯状开挖，利用100兆天线在隧道掌子面的特定部位有针对性的进行探测和预报。
由于目前地质雷达系统多数天线多设计为贴地耦合式，建议天线尽量紧贴被测物体的表面，接触约好探测效果约理想，一般建议离开地面的距离控制在1/4波长以内，100兆天线建议距离被测物体表面的距离控制在10厘米以内，天线最好能够紧贴其表面。
地质雷达超前预报工作照片地质雷达探测系统有3种触发方式，分别为时间方式连续测量、手动点测方式、测量轮触发距离测量方式。
鉴于隧道开挖掌子面通常凹凸不平整，天线不方便在掌子面上快速移动，因此建议采用点测法进行超前探测，点距控制在10厘米；在适当的地方手动做标记，如下图。
在非常平整的掌子面上可以结合手动点测方式和时间方式连续测量相结合的来进行探测。
采集参数表格关于仪器参数设置请参考下面的表格，关于100兆天线参数，两种仪器都建议采用点测模式point mode，工作天线名称、发射率、扫描速度、采样点数、记录长度、滤波范围、叠加次数都一样，首波延时和增益参数不同，不过都建议采用固定的相同的参数进行测试，便于对探测数据进行比较。
而增益参数需要在现场进行调整，通常增益值都不大于60分贝。
SIR-20地质雷达主机和100兆单体天线采集参数表格1SIR-20地质雷达主机采集参数表格2资料处理与解释地质雷达超前预报在掌子面现场采用手动触发方式点测取得探测结果一般情况下都比较理想，因而在后期室内资料处理和解释就相对比较简单，一般包括以下几个步骤，资料整理、图像显示、资料编辑、增益处理、一维频率滤波、高级滤波、图像输出、资料对比与地质解释。
资料整理：对现场所测资料进行整理，包括测量测网资料整理，野外记录表格的电子化录入工作，工作照片整理，备份野外探测数据。
图像显示，利用专门的处理软件打开数据，采用线扫描方式、波形加变面积方式、波形图等方式显示测量数据。
资料编辑剔除强烈的干扰信息，把一条测线上相邻的几个数据剖面连接在一起组成长剖面数据文件。
增益处理，采取整体增益，对整个数据剖面的振幅信息进行放大，或者采用指数增益函数对某一个深度区间的振幅信息进行局部放大，便于数据显示。
选做。
一维频率滤波，如果在探测资料中出现了低频信号干扰，请采用频率滤波方法滤除低频干扰信号。
通常情况下不做此处理。
高级滤波，在探测资料中如果出现多次波干扰信息，需要利用反褶积方法消除多次波干扰，恢复地下真正的地质构造剖面。
输出探测图像，并且对各幅探测图像进行比较，寻找差异，同时结合地质资料，进行地质推断和资料解释工作。
给出地质剖面图。
也需要结合各里程桩号地质雷达探测剖面信息，组成一幅隧道剖面图。
具体案例GSSI地质雷达超前预报资料处理步骤美国地球物理测量系统公司美国劳雷工业公司2011年7月GSSI地质雷达超前预报RADAN资料处理步骤1.打开软件RADAN，选择文件夹.视图→自定义→文件目录.选择文件夹设置工具栏与状态栏[坐标]2.打开文件。
文件→打开(*.dzt)。
文件显示，换颜色。
超前预报的雷达测点数、扫描数通常比较少。
根据这个特点，超前预报的地质雷达图像显示方式，采用线扫描剖面，或者波形加变面积图。
或者两者结合的方式。
线扫描模式波形显示对于点测数据剖面，扫描数较少，建议采用波形加变面积方式显示地质雷达超前预报剖面。
软件启动后，打开雷达剖面默认为线扫描模式显示方式。
单击显示器按钮图标，打开对话框设置显示参数，并且修改波形加变面积显示参数，如下图双击WIGGLE波形加变面积图，弹出对话框：比例：波形显示时所占的像素数。
间隔：波形中心线之间的像素数。
叠加：几个扫描信息叠加后，显示为1个波形。
在段剖面测量中强烈建议显示期间不做叠加。
抽点：跳过几个点后，显示一个波形。
用于剖面较长的情况。
填充标准：正-表示填充正波，负-表示填充负波。
通常默认为正波。
填充大小：一般建议设置0.表示波形一起跳就填充。
预览：表示波形显示效果。
注释：比例参数一般为间隔的2倍。
波形加变面积参数设置完毕，返回显示参数设置对话框，选择保存按钮以保存所有显示参数，包括波形加变面积参数在内，从而下次可以直接调用显示参数文件(*.pam)方便显示地质雷达剖面；具体操作方法是：RADAN软件启动后，选择显示器图标->打开显示参数设置，选择调用按钮->打开pam参数文件。
选择保存按钮，保存参数文件为100兆天线地质预报显示参数.pam。
而资料处理完毕最后结果显示参数可以保存为100兆天线地质预报出图显示参数.pam。
3.扫描信息预编辑：利用图标编辑 选择, 选择一段扫描剖面，切除多余扫描信息删除，或者保存特定扫描剖面保存。
在隧道掌子面上做地质预报，表面不平整，天线难以靠近或者贴紧掌子面，另外干扰比较大，对于明显的干扰采用直接剪切法。
切除上图中第164,、165个扫描。
4.文件测量方向掉转。
打开文件，文件 另存为->方向反转，打勾。
5.添加掌子面宽度信息。
对于一定宽度的掌子面，一般建议10厘米测一个点；而实际施工中会略有差别，可以通过调整参数使得雷达剖面与掌子面宽度一致。
6.确定地面反射波信号位置编辑→文件头→信号位置(纳秒)，如-2.5。
建议：数据采集时，主机中所用的参数保持固定：比如position/offset 信号位置和延时。
7.设置和修改介电常数，计算深度信息编辑→文件头→介电常数。
介电常数深度剖面8.信号振幅自动增益调整处理→增益调整→自动增益，增益点数为5。
指数增益参数设置：手动设置增益点数，调整增益值大小。
对于超前预报，通常采用现场调整增益的方法，使得剖面、波形清晰；若波形振幅较小，则在剖面上点鼠标右键，选择显示增益，对整个剖面的振幅进行放大，而仅仅是显示而已。
9.一维频率滤波，消除低频电磁干扰。
处理→IIR滤波。
一维频率滤波包括3个部分：频谱分析、判断主频信号与识别低频干扰、频率滤波。
在地质雷达资料处理中，通常选择高通滤波来消除低频信号。
频谱图与地质雷达原始记录曲线频谱分析图左图为原始记录信号，右上图为地质雷达单个测点波形，右下图为其对应的频谱。
从频谱图中，可以看出地质雷达电磁波对应的主频为75MHz，频带宽度为[50-110]MHz；频域中低于50MHz的信号为低频干扰。
频谱图------波形图------线扫描图[低频信号低于50MHz]垂直滤波(MHz) 高通50原始数据与高通滤波数据10.地质界面分析[不明显的]界面分析图左图中红色箭头部分为第43个扫描点对应地下界面，右上图红色部分是对应的波形图，在地下地层分界面上物理性质差异巨变[介电常数差异非常大]，从而使得反射回来的波形明显变化；据此判断界面信息。