水对探地雷达地质超前预报的影响分析

地 质超前 预报 的方 法主要 有隧道 地震 超前预 报 系 统 （ Ｐ Ｔ ） 水 平 声 波剖 面 （ Ｐ 法 、 地 声 ＴＳ 、 ＧＰ 、 ＨＳ ） 陆 纳 法 、 地 雷 达 （ Ｒ） 、 前 钻 孔 法 和超 前 平 导 探 ＧＰ 法 超 法 。相对 其他 方法 而言 ， 地质 雷达具 有速 度快 、 量 质 轻 、 带方便 、 携 屏蔽 效果 好 、 度高 、 隧道 施工 干扰 精 对 少 等优 点 ， 因而得 到广泛 应用 。 由下 式可 求 出 目标地 质体 的深度 ｚ ： 再 ／ 传 播速 度 ； 为发 射天 线和 接收天线 间距 。
地质 情况 作 出很精 确 的微 观把 握 ， 其是 对 不 良地 尤 质段 及地 质体 的位 置 的确 定 ， 察 设 计 资料 和 实 际 勘
厘 ０
…
点 位 ， ｍ
１ ３ ４ ６ ２ ５ ７
留
／
开挖 揭露 位置 往 往 存在 误 差 。为 了避 免 这 些 情 况 ， 排 除施 工安全 隐患 ， 必须 进行地 质超前 预报 。
中 图 分 类 号 ： ５ ． Ｕ４ ６ ３
文 献 标 志码 ： Ａ
文 章编 号 ：６ １ ６ ８ ２ １ ）４ ２ ８ ３ １ ７ —２ ６ （０ １ Ｏ 一Ｏ ２ 一Ｏ
太佳 （ 太原一 佳县 ） 高速公 路是 山西 省高速公 路
网布 局规 划“ 人字 骨 架 ， 横 九环 ” 九 中第 四横 的重 要 组成 部分 ， 途径 山西 省 中西部 ， 穿 吕梁 山脉 ， 形 横 地 地貌 极为 复杂 。因地质 构造 、 岩性 特征 、 风化剥 蚀差 异， 明显分 为二 大地貌 景观 ， 即东部 盖层 为主 的构造 剥蚀 低 中山 区、 中西 部 老 变质 岩 出露 的构 造 剥蚀 中 山区 。中部老 变质 岩 出露 ， 阔宽广 ， 开 两翼 盖 层 （ 寒 武 一奥 陶 系地 层 ） 部 分元 古界 地 层 相 背 ， 倾 角 及 斜 ２ 。 ５ 。 比较 对称 ， 造形 态 为 一 ＮＮＥ 向直立 箱 ０～ 中结合太佳（ 太原一佳县） 高速 公路 隧道工程 ， 分析 了含 水地质体在
雷 达 波 形 上 具有 的低 频 、 波形 偏 长 和低 振 幅特 征 ， 此 对 隧道 掌 子 面前 方 围岩 进 行 预 报 。 据
关 键 词 ：隧道 ；探 地 雷 达 ；地 质 超 前 预 报 ；含 水 溶 洞 ；安 全 施 工
在 隧道开 挖过程 中 ， 是最 大 的安 全 隐患 ， 水 隧道
图 １ 雷 达 的 测试 原 理
（） １
式 中 ： 为雷达 波 双程 走 时 ； 为 雷 达波 在 介 质 中的 ￡
１ 地 质 雷达 基 本 工 作原 理
地 质雷 达是利 用超 高频 窄脉 冲电磁波 探测介 质
因水而 发生 的突水 、 突泥 、 溶洞 等地质 现象 给隧道 的
溶 等 ） ， 两介质 交界 面上会 发生 电磁 波的反 射和 时 在 透射 ， 反射 波被接 收 天 线接 收 并 通 过 主机 将 电磁 波
反 射数 据和 双程走 时记 录下 来 （ 图 １ 示） 如 所 。
发 射 天线
接 收天 线
形背 斜 ， 背斜宽 度达 １ ０ｋ 幅度 ５ ｍ 左 右 ， ３ ｍ、 ０ｋ 基本
摘 要 ：在 隧道 修 建过 程 中 ， 于 山 区 地质 条件 的 复 杂性 和 勘 察 设 计 本 身 精 度 的 局 限 性 ， 以准 由 难 确地 对 隧道 围岩 地 质 情 况 作 出精 确 判 断 ， 往 出现 实 际开 挖 围 岩 与 地 质 勘 察 设 计 资料 吻合 度 不 高 往 的 情 况 ， 别 是 在 含 水 地质 体 ， 特 由于 水 的 介 电 常数 是 一般 岩石 的 几 倍 到 几 十 倍 ， 体 含 水 量 对 岩 体 岩
分 布 的一种地 球 物理 勘 探 方 法 。其 工作 原 理 ： 射 发 天 线 向隧道 掌子 面 前 方 发 射 电磁 波 信 号 （０ ～ １ 。 １ Ｏ
Ｍ Ｈｚ ， 电磁 波 向掌子 面前 方 传 播 的过 程 中 ， ）在 当遇
到 电性 差异 的 目标 体 （ 如围岩 分界 面 、 洞 、 空 断层 、 岩
Ｈ ｉ ｈ公 路 ｔ ｍｏｉ ｅ ｇ ｗａ ｓ＆ Ａｕ 与 ｔ汽 运 ｔ ｎ ｙ ｏ ｖ ｐ ｉａ ｉ ｓ Ａｐ ｌｃ ｏ
２８ ２
第 ４期
２１ ０ １年 ７月
水 对 探 地 雷达 地质 超 前 预 报 的影 响分 析
吴从 师 ，李 海 宝
（ 沙 理 工 大 学 土木 与 建 筑 学 院 ，湖 南 长 沙 长 ４００） １０ ４
控制 了 吕梁 山脉 的构 造骨 架 ， 吕梁块 隆 的 中心 部 为 位 ， 为鄂尔多 斯地块 的东 界 、 原盆地 西缘 。主 要 成 太 不 良地质 现象 有岩溶 、 滑坡 、 采空 区 、 崩塌 与 岩堆等 ， 特殊 岩 土主要 为湿 陷性黄 土和红 黏土 。
由于太佳 高速公 路 隧道 区地 质情况 复 杂及受 到 勘察 设计 本身 精度 的限制 等 ， 以对 隧道 区复 杂 的 难
籁
艇
部 结构 构造 面成 为 电 磁 波 的 良好 反 射截 面 ， 雷达 在 波 经过 这些 界 面时 ， 据 截 面两 侧 相 对 介 电 常数 的 根 差 异 大小 ， 会发 生不 同程度 的反 射 、 射 和散射 。相 透 邻 介质 的反 射 强度用 反射 系数 Ｒ表示 ：
公 路 与 汽 运
总 第 １ ５期 ４
Ｈｉ ｈ ｙ ｇ ｗａ ｓ＆ Ａｕ ｏ ｏ ｉｅＡｐ ｉａ ｉｎ ｔ ｍ ｔｖ ｐｌｃ ｔｏ ｓ ２９ ２
正 常施 工 带来 重 大 困难 。因此 ， 隧道 地 质 超前 预报
过 程 中对水 应 引起高 度重 视 。
围岩是 由含孔 隙的岩块 、 、 水 含气 的节 理 、 隙 、 裂 孔 洞 等 固、 、 三 相 物 质组 成 的 ， 液 气 由于 各 介质 的 电 性 差异 （ 介 电常数 差 异 ） 围岩 的岩 性 分 界 面及 内 如 ，