地质雷达的工程应用

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1、2005年地质雷达技术及其在工程检测中的应用学术研讨会地质雷达在公路隧道超前地质预报中的应用由广明1，刘学增2（1.同济大学地下建筑与工程系，上海200092；2.上海同岩土木工程科技有限公司，上海200092）ApplicationofgroundpenetratingradartogeologicalforecastforexpresswaytunnelconstructionYOUGuang-ming1,LIUXue-zeng2(1.DepartmentofGeotechnicalengineering,TongjiUniversity,Shanghai2000

2、92,China)(2.ShanghaiTongyanCivilEngineeringTechnologyCo.,Ltd,Shanghai200092,China)摘要：以某高速公路隧道建设为例，阐述了地质雷达在超前地质预报过程中的应用，并介绍了几个功实例，为地质雷达在隧道超前地质预报中的应用积累了一些经验。关键词：地质雷达；公路隧道；工程地质；超前地质预报Abstract:Theapplicationandseveralexamplesaboutgroundpenetratingradartogeologicalforecastforexpresswaytunnel

3、constructionaredescribed.SomeexperienceabouttheapplicationofGPRtogeologicalforecastisobtained.Keywords:groundpenetratingradar;expresswaytunnel;engineeringgeology;geologicalforecast北京鑫衡运科贸有限责任公司BEIJINGXINHENGYUNSCIENCE&TRADECO.,LTD.972005年地质雷达技术及其在工程检测中的应用学术研讨会1前言隧道施工时，对掌子面前方地质情况进行及时准确的预

4、测，至关重要。隧道施工过程中遇到的主要不良地质情况有溶洞、地下暗河、断层、破碎带和瓦斯等，对这些不良地质条件及时准确的预报，不仅可以提前采取相应的措施以提高隧道施工的工作效率，还可以确保施工的安全进行。地质雷达是一种快速便捷、不影响施工的超前跟踪探测技术，它对上述不良地质条件有较好的探测结果。下面介绍地质雷达在江西某高速公路几条隧道的应用情况。2基本原理图1GPR原理示意图图中：T－发射天线；R－接收天线；e－介质介电常数；r－电导率地质雷达（GPR）[1]通过发射天线T（图1），按照确定的方向，将1MHz～1GHz高频电磁波以宽频带脉冲形式向地下或进深方向发射。在均

5、匀介质中，电磁波以一定速度传播，当遇到有电性差异的地层或目标体时，如断层、破碎带、溶洞和含水层等，电磁波便发生反射，返回到地面或探测点，被接收天线R接收并由主机记录，得到从发射经地下界面反射回接收天线的双程走时t。当地下介质的波速已知时，可根据测到的精确t值，并结合对反射电磁波的频率和振幅等进行处理和分析，便可求得目标体的位置、深度和几何形态。3应用实例现场采用瑞典MALA地质雷达（RAMAC/GPR）进行探测，主机为CUⅡ，采用的主要技术参数为：1）50MHz非屏蔽天线，天线间距1m。2）100MHz屏蔽天线；天线间距0.5m。记录时间、叠加次数和采样率根据实际情况

6、做适当调整。根据实际情况，采用点测和连续扫描两种方式进行探测。3.1裂隙的地质雷达图像图2是一裂隙的探测图像，面对掌子面自左向右探测得到。从图像中可以看出，出现了连续的反射波界面，反射界面明显，反射面附近波幅显著增强。后经开挖证实，掌子面前方有1条与隧道中心线大角度斜交的压性节理面，并贯穿整个隧道断面，预报结果与实际情况吻合。北京鑫衡运科贸有限责任公司BEIJINGXINHENGYUNSCIENCE&TRADECO.,LTD.972005年地质雷达技术及其在工程检测中的应用学术研讨会图2掌子面前方为裂隙的雷达图像(左图为利用采集软件Groundvision直接得到的图

7、像；右图为利用Reflexw软件处理后得到雷达图像。下同)3.2断层的地质雷达图像图3掌子面前方为断层的雷达图像地质雷达对断层有较好的探测效果，如图3所示。从图像可以看出，掌子面前方有明显的强反射存在，经过多次测试，重复性极好，图像特征为：界面反射强烈，反射面波幅增强，反射波同相轴的连线为破碎带的位置。后经开挖证实，掌子面前方有1条压性小断层破碎带和2条节理面与隧道相交，走向与隧道中心线交角接近90°，预报结果与实际情况基本吻合。3.3溶洞的地质雷达图像图4掌子面前方为溶洞的雷达图像当隧道通过溶洞发育区域时，除了要在掌子面处探测其前方地质状况外，还要