地质雷达在周武山隧道超前地质预报中的应用

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1、地质雷达在周武山隧道超前地质预报中的应用　　摘要：阐述了地质雷达在隧道超前预报应用中的基本原理。以周武山隧道工程为例，介绍了地质雷达测线布置、探测以及对地质雷达探测数据的处理。根据探测数据图形分析结果提出了施工建议，保障了隧道的安全施工。关键词：地质雷达超前地质预报隧道中图分类号：U45文献标识码：ATheApplicationofGeologicalRadarinAdvanceGeologicalForecastofZhouWuShantunnelLUJia-WeiGuoliu-jiang(China

2、SouthwestResearchInstituteofchinaRailwayEngineeringCompayLimited,Chendu610031China)Abstract：Thispaperexpoundsthebasicprincipleofgeologicalradarontunneladvancedpredictionapplication.ToZhouWushantunnelprojectasanexample,thispaperintroducesthegeologicalrada

3、rlinelayout,aswellastothegeologicalradardataprocessing.Constructionsuggestionsareput8forwardaccordingtotheresultofdetectiondatagraphicanalysis,soastoguaranteethesafetyoftunnelconstruction.Keywords：geologicalradaradvancegeologicalforecasttunneltunnelface伴

4、随着我国基础建设的大发展，大量的公路铁路需要修建穿越山岭的隧道，超前地质预报由于其无损检测、精度较高、使用方便、自动成像等特点在隧道施工中得到了广泛的应用，成为保障隧道快速施工的最有力手段。在施工中对隧道掌子面开展超前地质预报工作，可为设计单位提供可靠的、更为详尽的不良地质资料，及时进行动态设计，信息化施工，避免重大施工地质灾害的发生，保证施工安全，减少人员伤亡和不必要的财产损失。本文结合周武山隧道实际工程，阐述了地质雷达在隧道超前预报应用中的基本原理以及使用方法，对引周武山隧道进口处进行地质雷达超前预

5、报，以达到指导施工的目的。1地质雷达基本原理探地雷达技术(GroundPenetratingRadar，简称GPR)是采用无线电波检测地下介质分布和对不可见目标体或地下界面进行扫描，以确定其内部结构形态或位置的电磁技术。其工作原理为：电磁波以宽频带脉冲形式通过发射天线发射，经目标体反射或透射，被接收天线所接收，见图1。8图1雷达工作原理及其基本组成电磁波的传播取决于物体的电性，物体的电性中有电导率μ和介电常数ε，前者主要影响电磁波的穿透(探测)深度，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

6、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，都会形成电性介面，雷达信号传播到电性介面时产生反射信号返回地面，通过接收反射信号到达地面的时间就可以推测地下介质的变化情况。电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度和波形将随所通过介质的电性质及集合形态而变化，由此通过对时域波形的采集、处理和分析，可确定地下界面或目标体的空间位置或结构状态。2数据采集及处理对于不同深度、不同岩性的探测目的层与目的物，在应用地质雷达检测时，需选择相应频率的天线和适当的仪器参

7、数。当探测深度为20～30m时，一般选用频率相对较低的天线。8探测的雷达图形常以脉冲反射波的波形形式记录。由于地下介质相当于一个复杂滤波器，介质对波不同程度的吸收以及介质的不均匀性，使得脉冲到达接收天线时，波幅减小，波形变得与原始发射波形有较大的差异。另外，不同程度的各种随机噪声和干扰，也影响实测数据。因此，必须对接收信号实施适当的处理，以改善资料的信噪比，为进一步解释提供清晰可变的图像。图像处理包括消除随机噪声压制干扰，改善背景；进行自动时变增益或控制增益以补偿介质吸收和抑制杂波，进行滤波处理除去高频

8、，突出目的体，降低背景噪声和余振影响。对数据文件进行了预处理、增益调整、滤波和成图等方法的处理。最终得到各测线的成果图，并据此进行探测对象的地质判释。3地质雷达在周武山隧道中的实际应用3.1工程地质概况周武山隧道为分离式中隧道。该隧道为下坡隧道，左幅纵坡为-1.65%下坡，右幅纵坡为-1.60%下坡，隧道最大埋深约为145m。（1）地层岩性隧道开挖遇到的主要地层(自上而下)是：第四系杂填土（Qml）厚0.3～3.00m主要由建筑垃圾、碎块石