地质雷达在隧道超前地质预报中的应用

地质雷达在隧道超前地质预报中的应用

作者：李其帅 高文工

来源：《武汉科技报·科教论坛》2013年第11期

【摘 要】在复杂地质情况下，对隧道进行超前地质预报能够准确预测掌子面前方围岩的地质情况，为施工提供可靠的地质依据。地质雷达在预测中具有方便、快捷、准确又不耽误施工的特点，因而深受广大技术人员的青睐。本位将详细介绍地质雷达在隧道超前地质预报中的应用原理及判图方法，并结合实例进行具体分析。 【关键词】隧道工程；超前地质预报；地质雷达 一、引言

隧道地质常用的地质探测技术有多种，常见的有瑞雷面波法、地质雷达法以及地震反射波剖面法等，隧道施工中通过多种探测方法以获取掌子面工程的地质情况，从而对隧道周围进行精确预报。隧道地质超前预报主要是借助探测手段掌握施工现场的围岩级别、围岩完整度以及不良地质特征等情况，对隧道施工的安全进行给予指导。地质雷达监测方法是用于了解地下介质其分布状况的一种电磁波法。 二、工作原理

地质雷达的工作原理是确定受测范围在无铁磁性物质大量干扰的前提下，采用宽频脉冲形式的高频电磁波，借助发射天线将其送入指定方向的地质中，在受到具有电性差异目标体或是地层的反射后，回到地面被接受天线所接受。在地下传播中的高频电磁波在经过介质时，该介质的几何形态以及电性性质将会影响电磁波的波形、磁场强度以及路径等。所以，经过分析、处理以及采集时域波形，可掌握地下界面以及地质体的结构、空间、位置等信息。 三、判图方法

地质雷达数据里面反映的是地下存在的介质的电学性质特点及分布。岩体中介质密度、不均一性的变化，使之产生了电性的差异，这为地质雷达提供了良好的应用条件，因此开挖过程中采用地质雷达预报掌子面前方不良地质体是可行的。 四、工程实例 （一）工程概况

旗山隧道隧址区属剥蚀丘陵地貌，隧道轴线大致呈北东-南西走向，穿越南北向的低山丘陵，地形起伏较大，进口处地面高程410-404m，出口处地面高程394-399m，隧道轴线最高点

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高程800m，相对高差约390-425m，地表植被较发育，覆盖层较薄。进口侧山坡自然坡度约25°～30°，出口侧山坡自然坡度约25°～35°。

为正确选择开挖断面、支护设计参数和优化施工方案提供依据，并为预防隧道涌水、突泥、坍塌等灾害性事故的发生，必须加强超前地质预报工作。

通过对旗山隧道进口ZK34+849的掌子面上进行地质雷达探测，进一步研究地质雷达在隧道超前地质预报中的应用。图1为本次超前探测的地质雷达记录。图1中的地质雷达记录显示：地质雷达在本次探测的有效预报距离为25m。雷达记录显示掌子面前方里程桩号为ZK34+859～ZK34+874范围内雷达反射波振幅明显增加，同相轴间断、分叉，波形杂乱，推测该段岩体为微风化砂岩和构造碎裂岩，呈碎裂状，隧道围岩岩体总体上破碎，且可能含水量较大，施工时应注意；其他区段同相轴连续、无分叉，波形较完整，推测该段岩体密实性较好。 （二）结论与建议

1.根据工程地质调查分析与地质雷达探测成果，可以判定：ZK34+859～ZK34+874段岩性主要为微风化砂岩，属较坚硬岩，岩体破碎，呈碎裂状结构；可能存在构造破碎带以及裂隙密集带，含水量较大，必要时做好防排水工作。

2.受风化和裂隙切割影响，围岩破碎，自稳能力差，在开挖过程中，洞顶及洞壁围岩可能会产生较大的变形，甚至局部掉块、坍塌。掌子面处主结构面倾角较大，对拱顶围岩稳定不利，因此应注重洞壁局部可能会产生小体积剥离、块落现象。

3.在实施预裂爆破或者光面爆破时，应尽量减少爆破对围岩的损伤，避免裂隙进一步发育，产生严重的拱顶掉块，甚至坍塌等破坏现象，及时加固结构面切割形成的块体，及时进行初期支护，加强施工安全意识。 参考文献：

[1]李大心.探地雷达方法与运用[M].北京：地质出版社，1994.

[2]韩晓雷，叶逢春.地质雷达在公路隧道超前地质预报中方法探讨[J].西部探矿工程，2009（6）：152-154.

[3]南亚林，韩晓雷，叶逢春，等. 地质雷达在公路隧道超前地质预报中的应用[J].水利与建筑工程学报，2009（3）：132-133.

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