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预报中的应用Microsoft Office Word 97 - 2003 文档

'预报中的应用Microsoft Office Word 97 - 2003 文档'
地质雷达在米亚罗隧道超前地质预报中的应用魏宇伟,文IJ 立,金吴,袁坤,陈豪(西华大学建筑与土木工程学院,四川成都610039 )摘要:地质雷达是浅层地质勘探的有效方法,应用于预报裂隙带、断层破碎带、富水区围岩、岩溶洞穴等不良地质灾害。本文结合米亚罗隧道施工进行超前地质预报,通过对雷达波穿越该隧道不良地质的反应特征的分析,对不良地质和掌子面前方岩体构造情况做出准确预报,为保障施工安全提供有效指导。关键词:超前地质预报;反射波;不良地质;掌子面;围岩中图分类号: U456.J; U452. 1 文献标志码:AApplication of Geological Radar in Advance GeologicalForecast in Miyaluo TunnelWEI Yu-wei , LIU Li , JIN Hao , YUAN Kun , CHEN Hao(School 0/ Architecture and Civil Engineering , Xihuα University , Chengdu 610039 China)Abstract: Geology radar, which is widely used in the geological prospecting investigation , is employed in shallow geological surveyto fractured zone , detect faulted zone , rich water region and karst caves. Combined with advanced geological forecast work of Miyaluotunnel the reflection characteristics of radar wave pass through unfavorable geological condition are analyzed. 1n tunnel construction ,the method can correctly predict unfavorable geological bodies and rock body structure in front of working face. 1t can provides effectiveinstruction for practice to ensure construction safety.Key words: advance geological forecast; reflection; poor geology; tunnel face; surrounding rock在开挖隧道的过程中常常遇到岩溶发育、空洞,充泥或者充水,有时会存在暗河,也会遇到岩石破碎,或者构造带,地下水发育,这会给隧道的开挖和建设带来诸多困难,同时在隧道的运营过程当中造成许多的安全隐患。所以为了方便提前采取措施来避免灾害,需要对隧道进行地质超前预报。目前,有许多学者倡导和开展隧道超前地质预报的综合分析[ 1] 。如曲海峰等[2] 提出了隧道信息化施工中综合超前地质预报技术;李术才等[3] 在对综合超前地质预报方法研究的基础上,优化综合预报流程,而且提出隧道的地质灾害四色预警机制,制定对应的应急预案;谭天元等[4] 建立深埋长大隧道综合预报体系和方法的框架。这些学者对地质预报的研究,以及在实际工程中的应用,都取得了很好的效果,保证了施工进度和安全。目前,常用的超前地质预报方收稿日期:2011 -D9-23法有:地质雷达法、四P 法、地质学法等。其中地质雷达法[5] 具有许多的优点,比如对施工影响不大,速度快,探测深度一般可达到-60 m ,分辨率可达数厘米,对于接近掌子面的地质情况的探测更精确,而且地质雷达具备元损、连续对被测目标实施扫描、数据采集可实现计算机化等优点,因此在隧道超前预报中广泛应用。本文用米亚罗隧道的超前地质预报为例,探讨使用地质雷达探测的方法。1 地质雷达工作方式地质雷达是利用超高频窄脉冲电磁波探测介质分布的一种勘探方法,雷达波以近似正弦波的形式传播,电磁场相位差为ψ 角。电磁波[6] 的传播与媒质电导率σ 、天线中心频率ω 、媒质介电常数B, 等3个参数相关,在探测时主要考虑探测频率和被探测基金项目:四川省重点科研项目(0426108) ;四川省人事厅人才培养基金资助项目(06206033)作者简介:魏宇伟(1988 寸,男,硕士研究生,主要研究方向为地下工程、岩士工程。第6 期魏宇伟,等:地质霄达在米亚罗隧道超前地质预报中的应用109体的介电常数。地质雷达收到的信号经过模数转换处理后发送到计算机,经过滤波、增益恢复等一系列数据处理后在相应的显示装置上形成雷达探测图像,这个图像作为数据解析的基础图件,通过同相轴追踪可以测出被探测体的反射波行进的时间t 。根据地下介质的电磁波速盯和反射波行进时间t , 由下面的公式可算出被探测层的深度lz:h=÷♂守(1)式中:h 为被探测层的深度;X 为发射天线和接收天线之间的距离;V 为电磁波在介质中的速度。地质雷达探测的根据是被探测对象与周围介质存在的电性差异,探测波在介质中的传播速度p 与介质的电性参数近似关系为:V =c (2)μr式中:P 为电磁波在介质中的速度;c 为光在真空中的速度(m/ns) ;Br 为介质的相对介电常数;μr 为介质的导磁率。在地质雷达探测时,天线定向的朝前方介质发射一定强度的电磁波,电磁波在遇到存在电性差异介质的地层突变界面或明显的异常目标体时就会造成反射和透射,反射波会被接收天线接收并形成相应的雷达图像记录,其相位、频率和振幅都会产生明显变化,介电常数的差异大小决定了3 者变化程度的大小,从而判定掌子面前方的围岩特性和展布规律。另外,透射波继续向前传播,根据探测深度的要求来调整时窗,从而形成不同时长的雷达剖面O2 测试技术与方法2.1 天线频率选择被探测体的深度、最小尺寸以及天线尺寸适合场地要求是选择天线中心频率的依据。一般在满足分辨率而且场地条件许可时,尽可能使用中心频率低的天线。若要求的空间分辨率为x (m) ,那么天线中心频率f(MHz) 需进行计算得出O2.2 测线布置和信号触发方式选择在隧道超前预报探测过程中,根据围岩情况、掌子面岩石构造及岩性来分析布置测网测线[7]O 根据掌子面的具体情况,灵活布置测线,尽量接近掌子面的轴心位置,使测线距离尽量长和多地收集数据,以方便数据的后期处理分析。在探测过程中常采用如图1 所示的2 种布线方式。a. 两横阅坚式b. 一横三坚式图l 侧线布置方法测量轮触发、时间触发和键盘触发是地质
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