探地雷达在盾构前向探测应用中工作参数的选择

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1、第8卷第3期中国工程机械学报Vo1．8No．32010年9月CHINESEJOURNALOFCONSTRUCTIONMACHINERYSep．2010探地雷达在盾构前向探测应用中工作参数的选择周奇才，陈秋锋，江胜男，冯双昌(同济大学机械工程学院，上海201804)摘要：为了实现利用探地雷达对盾构前向地质做出超前预报，规避盾构施工风险，选取适当的探地雷达中心频率及地质数据采集参数，对提高数据的可靠性和有效性极为重要．结合盾构施工要求，分析了探地雷达天线中心频率选择的主要影响因素，指出天线中心频率的选择既要满足对探测深度和

2、分辨率的要求，叉要满足其在盾构机上的安装情况．总结了探地雷达在盾构前向探测超前预报应用中地质数据采集参数设置的一些基本原则与技巧，分析了A／D采样位数、采集点数和扫描速率三者之间的关系．关键词：盾构施工；超前预报；探地雷达；工作参数中图分类号：TU94．9文献标识码：A文章编号：1672—5581(2010)03—0353—05Workingparametersselectionforgroundpenetratingradarsduringfrontal-detectionshieldedtunnelingZHOU．

3、cai，CHNNQiu-feng，JIANGSheng-nan，FENGShuang-chang(CollegeofMechanicalEngineering，Ton~iUniversity，Shanghai201804，China)Abstract：InordertoprecautiouslyforecastfrontalgeologicalconditionsusingGroundPenetratingRadar(GPR)andthereafteravoidconstructionrisksduringshield

4、edtunneling，itisextremelycriticaltoselectpropercentralfrequencyandgeologicaldatagatheringparametersofGPRsSOastoimprovedatareliabilityandfeasibility．Tomeetshieldedconstructionrequirements，themajorimpactsoncentralfrequencyselectionforGPRantennasareanalyzed．Forthis

5、purpose，thecentralfrequencyselectionshouldsatisfythedemandsonnotonlydetectiondepthandresolution，butalsotheinstallationontoshieldedtunnelingmachines．InSOdoing，thebasicprinciplesandskillsaresummarizedontheparametersettingforgeologicaldatagatheringduringprecautious

6、forecasting．Inaddition，thecorrelationsamongA／Dsamplingbites，numberofsamplingpointsandscanningspeedsarepinpointed．Keywords：shieldedtunneling；precautiousforecasting；groundpenetratingradar；workingparameter为了缓解城市地面交通的严重拥挤状态，世界上许多国家和地区的城市已经或正在修建地下铁道、越江或越海隧道，盾构法已经成为隧道

7、施工的主要方法[1]．然而，地下环境异常复杂，盾构机掌子面前向地质情况直接影响施工质量、安全和进度，特别是遇到不良地质，如地下空洞、暗河、建筑物桩、断层、破碎带等

8、2]．如果能够对这些不良地质条件进行及时准确的预报，不仅可以提前采取相应措施确保施工安全进行，还可以提高隧道施工效率．本文提出将探地雷达(GroundPenetratingRadar，简称GPR)安装在盾构机刀盘上，并随之旋转，以实时获取盾构前向地质状况数据，从而实现对盾构前向地质进行实时预报l_3j，如图1所示．探地雷达是一种确定地下介质分布的广谱(1～1

9、000MHz)电磁技术设备，具有分辨率高、探测效率高、实时显示等优点[4]．探地雷达探测系统通常有一对天线进行工作．其工作原理如图2所示．有发射天线基金项目：校企合作项目：探地雷达应用于盾构前向探测与辨识研究(09—0984—1000)资助作者简介：周奇才(1962一)，男，教授，工学博士，博士生导师．E．mail：qczhou@