地质雷达在公路隧道超前地质预报中的应用.pdf

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1、地质雷达在公路隧道超前地质预报中的应用王利明任永杰(河南省交通科学技术研究院有限公司)摘要：地质雷达是一种广泛用于地质探测的高频电磁脉冲波技术，能够有效地对掌面前方的岩体破碎带及地下水发育情况进行探测。本文结合索池隧道实际工程，对地质雷达图像进行解释并与实践情况进行对比，结构证明地质雷达在超前探测岩体破碎带及地下水方面能取得了较好效果。关蕾词：隧道；地质雷达：破碎带；地下水1前言地质雷达(GIDundPe∞trBtingR矗d越，简称GPR)是利用电磁波，通过对不同介质进行不间断扫描，从而确定其内部结构形态和位置的电磁探测技术。电磁波在地下介质传播的过程中，遇到存在电性差异的

2、地下目标体，如水、空洞、分界面等，便会发生反射，由天线接收返回到地面的电磁脉冲信号，根据回波信号的振幅、波形和频率等特征来分析和推断介质结构，从而达到对隐蔽目标物的探测。地质雷达探测具有分辨率高、定位准确、灵活方便、快速操作。无损检测等优点，因此地质雷达能够对隧道掌子面前方地质条件进行及时的准确地预测，是提前为采取预舫措施、避免灾害发生、减少因地质灾害造成损失的先进预测手段，是隧道工程必不可少的先进技术【l’日。本文结合索池隧道实际工程，采用美国GsSI公司的Te珊SIRchsIR3000地质雷达(简称sIR一3000)对隧道进行地质雷达超前预报，结果表明．地质雷达能有效地探

3、查岩体破碎及地下水的发育情况，从而达到指导施工的目的。2地质雷达工作原理如图1，地质雷达是利用高频电磁脉冲波的反射来探测介质层位或目的体，它通过发射天线向需要探测的目的介质发射高频宽带短脉冲电磁波，此电磁波经过不同介质层位或目的体反射后返回，为接收天线所接收。电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性质及几何形态的变化而变化。因此，根据接收到波的旅行时间、幅度与波形等资料，可探测介质的结构、构造及目标体的埋藏深度等四。圈l地质■达工作原理示意豳地质雷达在勘查中的基本参数：(1)电磁脉冲波旅行时：t-讥再；：r～。2咖式中：广_勘查目标体的埋深；断预压，

4、预压荷载为设计荷载的1．2倍，进行分级预压，预压标准：加载分级每级持荷时间不小于30IlIin，最后一级为1h，然后稳定48．．72h，一般最后3d应稳定在1mmm，d，并进行沉降观测，变形稳定后经监理确认后方可卸载。采用砂为代替荷载，并装入帆布袋内，每袋装有2T砂。2．4沉降观测点布置在第一跨箱粱的两端墩横梁、跨中、1，4跨位置的支架顶部共设置五个断面，每个断面鼯端及中间均匀布置3个沉降观测点．即每跨设置9个观测点。2．5加载和卸载方法第一次加载为荷载总量的3，4(即堆载高度为1．5m)，当沉降量≤I叫r抛时，第一次加载结束。第一次加载结束后，立即进行第二次加载，加载量为剩

5、余的l，4荷载总蚕(即再加载O．53m)，总高度为2．03，当沉降量≤1m州d，即视为总加载结束。卸载分两次卸载：第一次卸载为荷载总量的l，4(即先卸载O．53m，堆载维持在1．5m高度)，当回弹量≤ln-m付时。第一次卸载结束；第一次卸载结束后，立即第二次卸载余下的3，4荷载总量(即堆载全部卸完)，当回弹量≤lmfT皑，即视为卸载结束。3进行排架堆载预压实验3．1试验的目的支架搭设完成，且底模铺设后，需进行预压。预压的目的：①通过预压检验支架结构的稳定性和安全度，并实测支架的变形值；②通过预压检验地基的承载能力，并实测地基的沉降量：③最终确定支架的抛高值。3．2加载和卸载方

6、法为减少支架变形及地基沉降对现浇箱梁线性的影响，在纵横粱安装完毕后进行支架预压。预压采用砂袋，预压范围为箱梁底部，重量不小于箱梁总重的120％。因悬臂板本身重量较轻，可根据实测的预压结果，对悬臂板模板的预拱度作相应的调整。(1)加载顺序：分三级加载，第一、二次分别加载总重的30％，第三次加载总重的40％。加载顺序和混凝土浇筑顺序一致，从跨中向桥墩处对称进行。·154·(2)预压观测：观测位置设在每跨的l尼，【“处及墩与梁剪切处，每组分左、中、右三个点。在点位处固定沉降板观测杆，以便于沉降观测。(3)卸载：人工配合吊车吊运砂袋均匀卸载，卸载的同时继续观测。卸载完成后记录好观测值

7、以便计算支架及地基综合变形。根据观测记录，整理出预压沉降结果。调整碗扣支架顶托的标高来控制箱梁底板及悬臂的预拱高度。3．3沉降观测点的布置沉降观测点的布置：在箱粱底模上，横桥方向设置3个点，分别是底模两端、箱梁箱内两边处及箱梁箱内中心处。纵桥方向在一跨箱梁的两端墩横梁、跨中、l，2跨位置的支架顶部共设置3个断面，共有3×3=9个；在基础上，相应底模观测点投影处设置观测点，共计9个。每个测点均要做好测量标记，堆载时必须将其位置留出，以便测量人员工作。在过程中测量人员跟踪测量，每4h观测一次，做好沉降观测记