地质雷达在舟白复线隧道超前预报中的应用.pdf

蝴 l施章 壤零 筒 测量技术 ； 地质雷达在舟 白复线隧道超前预报中的应用 刘 伟， 赵冯兵 重庆能源职业学院，重庆 4 0 2 2 6 0 【 摘 要】 地质雷达已经广泛应用于复杂地质情况下隧道围岩的超前预报工作。文章介绍了S I R一 2 0 地质 雷达的工作原理 ， 并以舟 白复线隧道的超前预报 为例 ， 详 细地论 述 了使 用 S I R一 2 0地质 雷达进行超 前探 测的布点、 数据处理及雷达特征图像的分析等问题。并将探测预报结果与围岩实际情况进行比较 ， 验证 了这 种超 前探 测技术的 可信度 。 【 关键词】 隧道工程； 超前探测； 地质雷达 【 中图分类号】 U 4 5 2 ． 1 1 隧道设计和施T前的T程地质勘察， 虽然在一定程度上 对隧道的地质状况进行 了预测 、 预报， 但由于地质情况的复 杂性 ， 尤其是经历过强烈构造运动 的地 ， 勘察资料与隧道 开挖后的实际情况通常会有较大的出入。而由于勘察资料 的不准确， 给围岩定级及施工带有很大的盲 目性 ， 从而出现 塌方 、 冒顶 、 涌水 等安全 事故 ， 对 T程安 全 、 质 量 、 工期 、 投 资 等 带来了极大 的隐 患。 此 ， 在地 质条 件 复杂地 段 ， 在隧 道 开 挖前 进行超前地 质预 报 ， 掌握 掌子 面前方 围岩 的情 况 ， 采 取措施 消除不 良地质情况带来 的影响 ， 对于保 证施 丁安全 有 极 为重要的作用 。 l 舟 白复线隧道 1 ． 1工 程 概 况 1 - 程位于重庆市黔 江区境 内 ， 项 目位置在 黔江 区城 东街 道 、 舟 白街道 区域 内， 是黔 江 主城老 城 区至舟 白组 团重要 干 线 。道 路平面起点接黔江新华 大道 ， 在原舟 白隧道洞 口右侧 布置一条长 1 ． 3 7 k m的单向三车道隧道穿越山体 ， 上跨黔江 正舟路 形成半互通立交 ， 终点接黔江学府 路与学院西路 形成的交叉 口。 1 ． 2现场情 况及 隧道环境状况 根据勘察报告 ， 里程 K 03 7 5～K 0 4 2 0段地 层岩性 主 要为强风化灰 岩， 岩体破碎， 含岩溶水， 围岩等级为 V级， [ B Q] 2 5 0 ， 为无 瓦斯段 。水文 地质 条件 较 简单 ， 为相对 隔 水层， 地下水呈滴状渗出， 进 口段有南海堰渗漏。岩层倾角 陡， 裂隙多为陡倾裂隙， 无自稳能力， 拱部无支护时可能产生 大规模坍塌 里程 K 0 4 1 5一K 0 7 3 9段隧道洞深埋藏 1 0 ． 3 5 7 2 ． 5 7 lq q ， 岩性主要 为 叠 系r f l 统茅 口组 P m 灰岩 ， 夹泥质灰岩 ， 岩 体较完整， 同岩等级为Ⅲ级， 为无瓦斯段 。根据收集到的舟 白隧道竣T图资料， 进洞 口段 叮能存在地下暗河。 2围岩超前预报 2． 1 预 报 目的 通过超前预报， 及时发现异常情况， 预报掌子面前方不 良地质体的位置及其围岩结构的完整性与含水的可能性， 为 2 44 【 文献标志码】 B 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、 突气等可能形成的灾害性事故 及时提供信息 ， 使工程单位提前做好施工准备， 保证施工安 全， 同时还可节约大量资金。所以隧道超前预报对于安全科 学施工 、 提高施工效率、 缩短施工周期 、 避免事故损失、 节约 投资等具有重大的社会效益和经济效益。 2． 2预报 方 法 本次超前探测选用 S I R一2 0地质雷达是 由雷达信号发 生器产生频率相对稳定的电磁波， 通过雷达主控制器对信号 脉冲宽度 、 相位、 衰减度、 指数增益等一系列技术参数进行调 谐调频 ， 并进行信号样点数字化、 信号叠加处理， 然后由主控 器通过信号高保真电缆和屏蔽天线将信号以一定的方 向角 向探测方向发射 ， 电磁波遇到有电性差异的目的体后会发生 反射 ， 反射 回来的 电磁 波被 天线 再次接 收 ， 并返 回到 雷达 的 信号接收处理器内。经处理后的雷达信号分两路传送 一路 直接传送给雷达显示器， 通过“ 四色原理” 将雷达信号以彩色 形式直接显示在视频显示器上， 其显示速度与天线运行速度 保持同步； 另一路进入数据存储器中， 内存将所有技术参数 连同雷达信号资料进行保存， 以便进行 回放和更深入一步的 处理 。所有 雷达 的专业处理 、 反演解 释软件均 可安装在通用 计算机上来完成 ， 雷达主控器、 内存可直接与通用计算机进 行数据通讯 ， 将雷达数据传到计算机中进行更高级的处理和 解释 网 1 。电磁 波遇 到不 同电性 反射 界 面后振 幅 和相位 发生变化 ， 介质电性差异大小决定了电磁波反射的振幅强弱 程度和其相位 的正 负。岩石破 碎程 度及其 含水 量情 况是影 响其 电性常数 的主要 因素 ， 根据测量结 果判定 掌子面前方 的 围岩变 化情 况。 2 ． 3探测点布置 隧道超前地质预报的频率根据隧道长度 、 水文地质、 掌 子 面观察 、 初期支护观察 、 监控量测 以及 业主 的要求 等确定 。 [ 定稿 日期] 2 0 1 51 2 2 5 [ 基金项 目] 项 目名称 不良地质条件下公路隧道监控量 测技术 的研 究， 项 目编 号 K J 1 4 0 5 3 0 1 四川建筑第 3 6卷 2期2 0 1 6 ． 4