地质雷达法在隧道地质预报中研究探究

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1、地质雷达法在隧道地质预报中研究探究摘要：隧道施工的超前预报工作是隧道安全施工及管理的重要环节，亦是隧道施工的重要技术保障。本文以广东梅州至大埔高速公路盐水坳隧道工程中的预报经验，结合工程实例，对隧道运用地质雷达进行超前地质预报的技术作简单阐述。关键词：公路隧道地质超前预报地质雷达1引言在山岭公路隧道施工中，隧道工程地质对隧道施工的安全性具有十分显著的影响，因此，预先掌握隧道掌子面前方的地质情况，对保障施工安全，预防塌方、涌水、突泥等灾害，优化施工工艺和设计参数具有十分重要的意义。隧道施工过程中的超前预报工作是隧道施工过程中的一个重要组成部分，是实现合

2、理的施工组织，避免意外事故，保证施工安全和质量，加快施工速度，按期完成隧道施工任务，节约工程投资的必要保证。2隧道工程概况盐水坳隧道位于广东省梅州梅县与梅州大埔县交界处，本隧道为小净距分离式短隧道，起止桩号左线ZK36+596-ZK36+885,长289m；右线K36+610〜K36+895,长285m。隧址区属于华南褶皱系粤东北-粤中拗掐带之永梅凹褶断束内，所见晚古生代地层褶皱为过渡型褶曲，上部被上三迭-下侏罗统地层不整合覆盖，形成于印支运动，伴有永梅区域动力变质岩带的发育，并为中、新生代岩浆岩、火山岩、红色盆地和断裂所叠加，形态不完整；隧址区属于

3、单斜地层，倾角16〜25。，岩性为侏罗系金鸡组砂岩、泥岩。3超前地质预报的方法和原理物探法是目前隧道地质超前预报较为先进的方法，主要有声波测井法、声波透射法和波反射法，其中以基于波反射法的地质雷达和Tgp最为常用。波反射法主要是利用声波、超声波、地震波及电磁波在地层中传播、反射，然后通过信号采集系统接收反射信号，借助分析软件解译隧道掌子面前方反射界面(断层、软弱夹层等)距隧道掌子面的距离进行预报。本文主要介绍地质雷达方法。地质雷达(GroundPenetratingRadar,简称GPR)方法是一种用于探测地下介质分布的广谱(1MHz—1GHz)电磁

4、技术。地质雷达用一个天线发射高频电磁波，另一个天线接收来自地下介质界面的反射波。通过对接收的反射波进行分析就可推断地下地质情况。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数。要探测到较深的地质情况，就必须选用相对较低频率的天线，本工程检测选用了100MHz天线。在掌子面上布设测线或测点，由天线向地层中发射一定强度的高频电磁波，电磁波在传播过程中遇到与周围电阻抗有差异的地层或目标体时，部分能量反射回来，被接收天线所接收，通过分析雷达图像特征，预测前方围岩情况。该方法分辨率较高，方向性较好，能够分

5、辨出较小规模的地质异常，能及时预报出掌子面附近的破碎带、溶洞及赋水等不良地质情况。地质工程师根据区域地质知识和经验，综合分析判断，对掌子面前方的地质情况进行预测，并对地质预报仪及地质雷达探测出的地质现象做出合理的解释。现场预报时，采用SIR-3000型地质雷达沿掌子面进行测试，每次预报范围10〜35米。4超前地质预报的具体应用掌子面里程K36+820,围岩由强风化砂岩组成，岩体破碎呈块〜块碎状结构，节理裂隙较发育，强度及稳定性差，整体稳定性较差，本次采用了连续线测及点测试方法，测线、测点布设见下图图1雷达测线及测点布设图图2雷达测试波形图本次雷达预报

6、探测范围K36+820〜K36+855段计35米，从点测及线测结果来看：本测段范围内雷达反射波波幅及相位变化不大，预计该段围岩特征与目前掌子面基本相似，岩体破碎，节理裂隙较发育，强度及稳定性差，受构造影响严重，拱顶岩体组合受震动易掉块、坍塌，岩块结合性较差，整体稳定性较差。相比较而言，距目前掌子面5〜15米(即K36+825〜K36+835)范围雷达电磁波反射较强，反射界面较多，预计本段范围内节理、裂隙极发育，呈碎〜碎状结构，层理明显，围岩较破碎，含水量稍大或存在夹层，围岩整体稳定性较差。拱顶层面组合受震动易掉块、坍塌，应根据炮孔钻进情况谨慎掘进，并

7、注意加强支护，做好施工安全监控。5结语目前，盐水坳隧道已经贯通，由于经济技术水平的限制,期望在施工前的勘测设计阶段，将所有可能存在的不良地质问题搞清楚是极其困难的。为了保证隧道快速、安全、经济、顺利进行，避免或者尽可能的减少地质灾害的产生，隧道超前地质预报是强有力的保证。本文就盐水坳隧道工程的特点只简单阐述了地质雷达方法，对于不同的隧道工程，应根据隧道工程自身的地质特点及问题选用合适的超前地质预报方法，以针对工程的特点满足其准确性及针对性。参考文献：[1]张建华•地质雷达在隧道施工质量无损检测中的运用[J].山西建筑，2010,36(5)：334-3

8、35[2]曾昭璜•隧道地震反射法超前预报【J】•地球物理学报，1994,37(2)：218-230[1]何发