地质雷达超前地质预报方法在隧道施工中的应用研究

作者：王为严成明 黄亮

来源：《科技资讯》 2012年第6期

王为 严成明 黄亮

(成都理工大学地球物理学院 成都 610059)

摘 要:在公路、铁路隧道施工过程中需要对隧道前方地质情况进行及时准确的预报,地质雷达是短期预报中较常使用的一种方法。文章在阐述地质雷达工作原理的基础上结合工程实践分析说明其在隧道短期预报中的实际应用效果。

关键词:地质雷达 超前预报

中图分类号:P631.2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)02(c)-0038-01

由于公路、铁路隧道在施工过程中对于前方所遭遇的地质情况只能根据前期地质勘察情况来推断,而前期地质勘察由于工作量及精度等影响往往与实际情况出现偏差,一旦遇到溶洞、涌水等地质灾害体就会对隧道施工造成严重影响。因此在隧道掘进过程中,需要采取有效方法随时对隧道前方地质情况进行探测以便为施工提供指导意见。地质雷达法具有适用范围广、对隧道施工干扰小、探测时间短,一次完整的探测仅需10min左右、提交资料及时等优点,适用于探测溶洞、软弱岩体(带)、探测不良地质体的大小和范围。

2 地质雷达工作原理

地质雷达(Ground Penetrating Radar,简称GPR)方法是一种用于确定地下介质分布的广谱电磁波技术。其利用天线向地下发射电磁脉冲,并接收由地下不同介质界面的反射波。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。根据接收到的回波时间、幅度和波形等信息,可判定地下介质的结构与埋藏体的位置与形态[1]。

3 工程实例

3.1 掌子面地质概况

掌子面出露花岗闪长岩为元古代侵入岩,是一套中酸性侵入岩体,灰色—灰黑色为主,风化后呈褐黄色、褐红色,中细粒结构,块状构造。岩质较坚硬,节理裂隙较发育,岩体局部较为破碎,目前属次坚石,局部位置渗水。

3.2 预报方法

本次超前地质预报雷达探测选用SIR-3000型地质雷达,100MHz天线,沿掌子面中部从左往右进行探测,得到所需雷达反射剖面,采集方式为连续,每扫描采样数为1024,采集时窗为500ns[2]。

3.3 预报成果

通过上述方法得到地质雷达探测剖面图(图1、图2),通过图1、图2分析掌子面前方0～30m内:里程DK107+837.2、DK107+842.6处(图中圈定范围)雷达波反射频率变化较大,同相轴不连续,局部反射信号较强,推测其围岩溶蚀破碎、裂隙发育,其影响范围约为10.2m2、6.8m2。其后在实际开挖过程中,所遇地质情况与预报结果较为吻合。

4 结语

地质雷达在隧道短期预报中对隧道前方围岩的破碎情况及溶洞、水等不良地质体反应较为明显。

由于现场操作及现场预报条件的限制,地质雷达预报技术难免存在局限性,这时就需要预报人员多结合实际地质勘察资料并与专设的地质技术人员交流配合,以弥补其本身的不足之处,提供预报的准确性。

参考文献

[1] 李大心.地质雷达方法及应用[M].北京:探地出版社,1994.

[2] 中华人民共和国铁道部.TB10013-2004 铁路工程物理勘探规程[S].北京:铁道出版社,2004.