地质雷达在黔恩高速公路石峡2号隧道超前预报中应用

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1、地质雷达在黔恩高速公路石峡2号隧道超前预报中应用　　摘要隧道处于构造剥蚀侵蚀低山岭脊与冲沟相间区，为越岭隧道段。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(如介电常数εr)及几何形态的变化而变化。雷达数据处理的目的是压制随机的和规则的干扰波，最大限度地提高雷达剖面的信噪比，提取电磁回波各种有用参数，用来解释不同介质的物理特征。关键词：地质雷达；高速公路；超前预报Abstract：tunnelundertectonicerosionerosionlowmountainridgeandgullyinterphaseregion,asthesummittunnelsect

2、ion.Electromagneticwavepropagationinthemedium,itspath,intensityofelectromagneticfieldandwavewillwithelectricalpropertyofthemedium(suchasdielectricconstantεR)andgeometrychangeandchange.Radardataprocessingistosuppressrandominterferencewaveandtherules,tomaximizetheradarsectionsignal-to-noiseratio,extr

3、actingelectromagneticechoallkindsofusefulparameter,usedtoexplainthephysicalcharacteristicsofdifferentmedia7Keyword：geologicalradar;expressway;prediction中图分类号：TN95文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）1.工程概况石峡2号隧道设计为一座小净距隧道。全隧道线间距9.9米-10.3米，隧道左线起止里程桩号ZK4+618～ZK4+837，长219m;右线起止里程桩号YK4+642～YK4+867，长225m。隧道左右线进口平

4、面均位于R-1750园曲线段，出口位移A-591.608缓和曲线。隧道左线纵坡为+1.404%、-0.98%人字坡，右线纵坡为+1.34%、-0.907%人字坡。最大埋深47.5m。隧道处于构造剥蚀侵蚀低山岭脊与冲沟相间区，为越岭隧道段。地表林木覆盖，植被茂密。沿路线山体冲沟发育，多为V字形，沟底狭窄，两侧斜坡较陡，出口段位于一走向130°的V形冲沟左侧斜坡坡脚近沟底处，斜坡坡向25°，斜坡呈凸形，斜坡下陡上缓，沟底及斜坡基岩出露。坡体植被茂密，多为杂草及灌木。2.探测依据2.1合同书2.2石峡2号隧道工程地质勘查报告2.3《公路工程物探规程》(JTG/TC22-2009)2.4《公路隧道设

5、计规范》(JTGD70-2004)3.探测仪器7SIR－20（编号：Q-057）探地雷达是美国GSSI公司生产的GPR系列中最新的产品，由发射机、接收机、控制台、发射天线、接收天线、30m长数据采集电缆线、Ethernet接口和便携式计算机组成。SIR－20系统的各项技术指标如下：分辨率：5ps范围：0—8，000ns，可选数据输出格式：8位或16位可选扫描样点数：256，512，1024，2048，可选扫描速率：2—800次／秒，可选输入电源：12V直流（11—15V范围内），60W数据传输速率：100Mb/s4.探测工作原理及实施方案4.1工作原理电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度

6、与波形将随所通过介质的电性质(如介电常数εr)及几何形态的变化而变化。在探测范围无大量铁磁性物体干扰的情况下，主要采用探地雷达电磁波的反射原理进行测试，高频电磁波以宽频脉冲的形式，通过发射天线定向送入地下，经过存在电性差异的地下地层或目标体的反射后返回地面，由接收天线接收。通过对时域波形的采集、处理和分析，可以确定地下界面、地质体的空间位置、结构与形态。其测试原理和基本组成及工作程序见图4.1。7图4.1探地雷达工作原理示意图根据接收到的回波时间、幅度和波形等信息，可以确定地下界面、地质体的空间位置、结构与形态。脉冲波的走时为：t=式中：t—脉冲波走时(ns)h—目标深度(m)x—发射天线与

7、接收天线的距离(m)v—电磁波波速(m/ns)常见的介质为非磁介质，在探地雷达的频率范围内，一般有＜＜1，因此介质的电磁波速度为：v=式中：c=0.3m/ns(光速)εr=介质相对介电常数当发射天线和接收接收相距很近时，检测目标深度的计算公式为：h=·v7目前常用的时域探地雷达测试方法为剖面法、宽角法、环形法、多天线法等。其中，以剖面法结合多次覆盖技术应用最为广泛。剖面法是发射天线(T)和接收天线(R)以固定