地質(zhì)雷達(dá)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法在隧道施工中的應(yīng)用研究

摘要：在公路、鐵路隧道施工過(guò)程中需要對(duì)隧道前方地質(zhì)情況進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，地質(zhì)雷達(dá)是短期預(yù)報(bào)中較常使用的一種方法。文章在闡述地質(zhì)雷達(dá)工作原理的基礎(chǔ)上結(jié)合工程實(shí)踐分析說(shuō)明其在隧道短期預(yù)報(bào)中的實(shí)際應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)雷達(dá)超前預(yù)報(bào)

中圖分類號(hào)：P631.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1672-3791(2012)0２(ｃ)-0000-00

1 引言

由于公路、鐵路隧道在施工過(guò)程中對(duì)于前方所遭遇的地質(zhì)情況只能根據(jù)前期地質(zhì)勘察情況來(lái)推斷，而前期地質(zhì)勘察由于工作量及精度等影響往往與實(shí)際情況出現(xiàn)偏差，一旦遇到溶洞、涌水等地質(zhì)災(zāi)害體就會(huì)對(duì)隧道施工造成嚴(yán)重影響。因此在隧道掘進(jìn)過(guò)程中，需要采取有效方法隨時(shí)對(duì)隧道前方地質(zhì)情況進(jìn)行探測(cè)以便為施工提供指導(dǎo)意見。地質(zhì)雷達(dá)法具有適用范圍廣、對(duì)隧道施工干擾小、探測(cè)時(shí)間短，一次完整的探測(cè)僅需10min左右、提交資料及時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，適用于探測(cè)溶洞、軟弱巖體(帶)、探測(cè)不良地質(zhì)體的大小和范圍。

2 地質(zhì)雷達(dá)工作原理

地質(zhì)雷達(dá)（Ground Penetrating Radar，簡(jiǎn)稱GPR）方法是一種用于確定地下介質(zhì)分布的廣譜電磁波技術(shù)。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(zhì)界面的反射波。電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其路徑、電磁場(chǎng)強(qiáng)度與波形將隨所通過(guò)介質(zhì)的電性質(zhì)（如介電常數(shù)εr）及幾何形態(tài)的變化而變化。根據(jù)接收到的回波時(shí)間、幅度和波形等信息，可判定地下介質(zhì)的結(jié)構(gòu)與埋藏體的位置與形態(tài)[1]。

3 工程實(shí)例

3.1 掌子面地質(zhì)概況

掌子面出露花崗閃長(zhǎng)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(fēng)化后呈褐黃色、褐紅色，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖質(zhì)較堅(jiān)硬，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體局部較為破碎，目前屬次堅(jiān)石，局部位置滲水。

3.2 預(yù)報(bào)方法

本次超前地質(zhì)預(yù)報(bào)雷達(dá)探測(cè)選用SIR-3000型地質(zhì)雷達(dá)，100MHz天線，沿掌子面中部從左往右進(jìn)行探測(cè)，得到所需雷達(dá)反射剖面，采集方式為連續(xù)，每掃描采樣數(shù)為1024，采集時(shí)窗為500ns[2]。

3.3 預(yù)報(bào)成果

通過(guò)上述方法得到地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)剖面圖（圖1、圖2），通過(guò)圖1、圖2分析掌子面前方0-30m內(nèi)：里程DK107+837.2、DK107+842.6處(圖中圈定范圍)雷達(dá)波反射頻率變化較大，同相軸不連續(xù)，局部反射信號(hào)較強(qiáng)，推測(cè)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(shí)際開挖過(guò)程中，所遇地質(zhì)情況與預(yù)報(bào)結(jié)果較為吻合。

4 結(jié)語(yǔ)

地質(zhì)雷達(dá)在隧道短期預(yù)報(bào)中對(duì)隧道前方圍巖的破碎情況及溶洞、水等不良地質(zhì)體反應(yīng)較為明顯；

由于現(xiàn)場(chǎng)操作及現(xiàn)場(chǎng)預(yù)報(bào)條件的限制，地質(zhì)雷達(dá)預(yù)報(bào)技術(shù)難免存在局限性，這時(shí)就需要預(yù)報(bào)人員多結(jié)合實(shí)際地質(zhì)勘察資料并與專設(shè)的地質(zhì)技術(shù)人員交流配合，以彌補(bǔ)其本身的不足之處，提供預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

[1] 李大心.地質(zhì)雷達(dá)方法及應(yīng)用[M].北京:探地出版社，1994.

[2] 中華人民共和國(guó)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(jiǎn)介：王為（1986- ）女，成都理工大學(xué)地球物理學(xué)院在讀碩士研究生，目前主要從事工程物探及礦產(chǎn)物探技術(shù)應(yīng)用方面的研究。