地质雷达在穿煤隧道中超前预报探究

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1、地质雷达在穿煤隧道中超前预报探究　　摘要：地质雷达在穿煤隧道中形成的波形图和波谱特征和相同风化程度的花岗岩隧道有明显的不同。本文结合福建省某隧道的超前预报工作，选取典型预报段的雷达波进行分析，探讨了含煤地层中的地质雷达波形图和频谱特征，并与相类似条件下的花岗岩地层进行对比，分析了含煤地层中雷达波的典型特征，为以后的超前预报工作提供指导。关键词：穿煤隧道；地质雷达；波形图；频谱图中图分类号：U45文献标识码：AABSTRACT：Theoscillogramandthespectralcharacte

2、risticsoftheGroundPenetratingRadarinthetunnelthroughthecoalseamisobviouslydifferentfromthatingranitetunnel.ThisarticletakinganadvancedtunnelgeologicalpredictionofFujianProvinceasexample,selectedradarwaveoftypicalpredictionareaandanalysedit.Thearticled

3、iscussedtheoscillogramandSpectralcharacteristicsoftheGroundPenetratingRadarinthetunnelthroughthecoalseam,andcomparedwiththatingraniteformationundersimilarconditions.Itanalysedthetypicalcharacteristicofradar9waveincoalbearingformationandprovidedguidanc

4、eforadvancedtunnelgeologicalpredictioninfuture.KEYWORDS：Tunnelthroughthecoalseam;GroundPenetratingRadar;Oscillogram；Spectrogram引言在穿煤隧道的超前预报中，主要采取的方法有超前钻探法（包括超前导坑法、超前水平钻探法和超长炮孔钻探法等）、TSP方法、红外探测技术和地质雷达探测等。超前钻探法和TSP方法对施工影响较大，费用也较高，而红外探测技术还没有很成熟，容易受到干扰。因此，

5、地质雷达探测以其方便快捷、准确、无扰性等特点而广泛应用于含煤隧道的超前预报过程中。本文通过对福建省某龙岩市某穿煤隧道进行地质雷达超前预报工作，选取典型的雷达波进行分析，并与相类似条件下的花岗岩地区雷达波进行对比，探讨了含煤地层中地质雷达波的主要特征。地质雷达工作原理地质雷达(GroundPenetratingRadar,9GPR)是一种新型的无损检测设备。近年来，由于其准确度高、便捷性、成本低、对施工干扰少、无损性等优点而广泛应用于工程质量检测和隧道超前地质预报等领域。地质雷达主要利用超高频的脉冲

6、电磁波探测地下介质的分布情况，不同介质的电磁特性决定了波在其中传播的波速、波长和谐振等参数。地质雷达的工作原理如下：发射天线将电磁波以宽频带短脉冲形式送入地下，在电磁波播的过程中，当遇到存在电性差异的目标体（如空洞、裂隙、岩溶等)时，电磁波便发生反射，并由接收天线接收，然后传送到接收主机并记录，从而便可得到从电磁波在介质中的双程走时。当地下介质的波速已知时，可根据测到双程走时值求得目标体的位置和埋深。实际上，电磁波在介质界面产生反射就是因为两侧介质的介电常数不同，差异越大反射信号越强烈，反之反射信

7、号越差。因此，根据接收到电磁波的传播时间、幅度及波形特征，便可推断介质的结构。对各测点进行连续探测，并根据反射波组的波形和强度特征等，经过相关的数据处理软件得到地质雷达剖面图像。本文所采用的地质雷达选用瑞典MALA地球科学公司（SwedenMALAGeoscienceInc）生产的RAMACCUII型探地雷达。探测时，使用发射频率为100MHz的屏蔽天线，样点数设为1036，时窗为1063ns，采样频率1004MHz，以点测方式采集数据。工程概况及掌子面描述9福建省龙岩市某隧道为左右线分离式隧道，

8、左线长800m，右线长843m，最大埋深87m，隧道直径为14m，采用上台阶全断面法施工。隧道主要处于下古炭统林地组煤系地层，含煤段中海相成分较多，岩性以泻湖、海湾相砂岩、粉砂岩、泥岩为主。当隧道左线掘进到ZK139+918里程时，掌子面主要出露为灰黑色的强风化碳质砂岩和煤矸石互层状岩体体；围岩节理、裂隙发育；主要呈薄层状碎裂和散体结构，岩质较软；掌子面潮湿，拱顶偶有掉块现象；掌子面后方1~3m范围内拱顶见有多处点状滴水，近似流线状。隧道右线掘进到YK140+052里程时，掌子面情