地質雷達超前地質預報方法在隧道施工中的應用研究

摘要：在公路、鐵路隧道施工過程中需要對隧道前方地質情況進行及時準確的預報，地質雷達是短期預報中較常使用的一種方法。文章在闡述地質雷達工作原理的基礎上結合工程實踐分析說明其在隧道短期預報中的實際應用效果。

關鍵詞：地質雷達超前預報

中圖分類號：P631.2文獻標識碼：B文章編號：1672-3791(2012)0２(ｃ)-0000-00

1 引言

由于公路、鐵路隧道在施工過程中對于前方所遭遇的地質情況只能根據前期地質勘察情況來推斷，而前期地質勘察由于工作量及精度等影響往往與實際情況出現偏差，一旦遇到溶洞、涌水等地質災害體就會對隧道施工造成嚴重影響。因此在隧道掘進過程中，需要采取有效方法隨時對隧道前方地質情況進行探測以便為施工提供指導意見。地質雷達法具有適用范圍廣、對隧道施工干擾小、探測時間短，一次完整的探測僅需10min左右、提交資料及時等優(yōu)點，適用于探測溶洞、軟弱巖體(帶)、探測不良地質體的大小和范圍。

2 地質雷達工作原理

地質雷達（Ground Penetrating Radar，簡稱GPR）方法是一種用于確定地下介質分布的廣譜電磁波技術。其利用天線向地下發(fā)射電磁脈沖，并接收由地下不同介質界面的反射波。電磁波在介質中傳播時，其路徑、電磁場強度與波形將隨所通過介質的電性質（如介電常數εr）及幾何形態(tài)的變化而變化。根據接收到的回波時間、幅度和波形等信息，可判定地下介質的結構與埋藏體的位置與形態(tài)[1]。

3 工程實例

3.1 掌子面地質概況

掌子面出露花崗閃長巖為元古代侵入巖，是一套中酸性侵入巖體，灰色—灰黑色為主，風化后呈褐黃色、褐紅色，中細粒結構，塊狀構造。巖質較堅硬，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體局部較為破碎，目前屬次堅石，局部位置滲水。

3.2 預報方法

本次超前地質預報雷達探測選用SIR-3000型地質雷達，100MHz天線，沿掌子面中部從左往右進行探測，得到所需雷達反射剖面，采集方式為連續(xù)，每掃描采樣數為1024，采集時窗為500ns[2]。

3.3 預報成果

通過上述方法得到地質雷達探測剖面圖（圖1、圖2），通過圖1、圖2分析掌子面前方0-30m內：里程DK107+837.2、DK107+842.6處(圖中圈定范圍)雷達波反射頻率變化較大，同相軸不連續(xù)，局部反射信號較強，推測其圍巖溶蝕破碎、裂隙發(fā)育，其影響范圍約為10.2m2、6.8 m2。其后在實際開挖過程中，所遇地質情況與預報結果較為吻合。

4 結語

地質雷達在隧道短期預報中對隧道前方圍巖的破碎情況及溶洞、水等不良地質體反應較為明顯；

由于現場操作及現場預報條件的限制，地質雷達預報技術難免存在局限性，這時就需要預報人員多結合實際地質勘察資料并與專設的地質技術人員交流配合，以彌補其本身的不足之處，提供預報的準確性。

參考文獻

[1] 李大心.地質雷達方法及應用[M].北京:探地出版社，1994.

[2] 中華人民共和國鐵道部.TB10013-2004 鐵路工程物理勘探規(guī)程[S].北京：鐵道出版社，2004.

第一作者簡介：王為（1986- ）女，成都理工大學地球物理學院在讀碩士研究生，目前主要從事工程物探及礦產物探技術應用方面的研究。