資源描述：
《地質雷達在隧道施工地質超前預報中應用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、地質雷達在隧道施工地質超前預報中應用 摘要：文中通過對高速公路隧道施工地質超前預報多年工作總結闡述地質雷達信號處理過程中除應關注雷達信號本身外應充分考慮隧道所處地質地貌環(huán)境，只有結合隧道圍巖地質情況才能完全掌握地質雷達的使用關鍵詞：地質雷達；溶巖地區(qū)；濾波；信號處理分析中圖分類號：F407.1文獻標識碼：A文章編號：1概述隨著國內基礎建設的投入加大，我國自上世紀90年代以來引入國內的地質雷達技術亦得以快速發(fā)展，在公路、水電、鐵路等行業(yè)的各種勘察及無損探測中均能見到地質雷達的身影，本文以瑞典RAMAC雷達為實列
2、，列舉地質雷達在公路隧道施工地質超前預報中的應用介紹。你看看2地質雷達工作原理地質雷達法是一種寬帶高頻電磁波信號探測方法，它利用電磁波信號在物體內部傳播時電磁波的運動特點進行探測。探地雷達(GroundPenetrating6Radar，簡稱GPR)依據電磁波脈沖在地下傳播的原理進行工作。發(fā)射天線將高頻(100~800MHz或更高)的電磁波以寬帶短脈沖形式送入地下，被地下介質(或埋藏物)反射，然后由接收天線接收，系統(tǒng)組成如圖1所示。圖1雷達工作原理及其基本組成根據電磁波理論，當雷達脈沖在地下傳播過程中，遇到不同
3、電性介質交界面時，由于上下介質的電磁特性不同而產生折射和反射。電磁波的傳播取決于物體的電性，物體的電性中有電導率μ和介電常數ε，前者主要影響電磁波的穿透(探測)深度，后者決定電磁波在該物體中的傳播速度，因此，所謂電性介面也就是電磁波傳播的速度介面。不同的地質體(物體)具有不同的電性，因此，在不同電性的地質體的分界面上，都會形成電性介面，雷達信號傳播到電性介面時產生反射信號返回地面，通過接收反射信號到達地面的時間和信號強弱就可以推測地下介質的分布及變化情況。電磁波在介質中傳播時，其路徑、電磁場強度和波形將隨所通過
4、介質的電性差異及集合形態(tài)而變化，由此通過對時域波形的采集、處理和分析，可確定地下界面或目標體的空間位置或結構狀態(tài)。地質雷達的工作前提是探測對象與周圍介質間存在著明顯的電性差異，雷達波在介質中的傳播速度V與介質的電磁性參數有（1）式近似關系[2]：（1）6式中V為介質中的電磁波速度；為真空中的光速（m/ns）；εr為介質的相對介電常數；μr為介質的導磁率。雷達波反射脈沖信號的強度，與界面的反射系數和穿透介質的吸收程度有關。垂直界面入射的反射系數R的模值與幅角，分別可由（2）和（3）關系式表示[2]：∣R∣=（2）
5、ArgR=（3）式中=μ2/μ1；b=；μ為介質的導磁系數；ε為相對介電常數；σ為電導率；下標1表示入射介質；下標2表示透射介質。由關系式可以看出，反射系數與界面兩邊介質的電磁性質和頻率ω（=2πf）有關。當介質的電磁參數差別大時，反射系數也大，因而反射波的能量也大，對于傾斜入射情況，反射系數還與入射角有關。介質的含水量一般也會對σ和ε值有所影響，含水量大，σ和ε值也變大，反射系數也相應有所變化。在不同的介質中，電磁波的吸收程度也有所差異，介質的吸收系數β有（4）式關系，β=ω（4）當介質的電導率很低時，β≈，
6、電磁波的吸收隨σ的增大而增大，隨ε的增大而減??；當介質的電導率很高時，吸收系數β與ω、σ有關，而與ε幾乎無關。63地質雷達數據處理與解釋探測的雷達圖形常以脈沖反射波的波形形式記錄。由于地下介質相當于一個復雜濾波器，介質對波不同程度的吸收以及介質的不均勻性，使得脈沖到達接收天線時，波幅減小，波形變得與原始發(fā)射波形有較大的差異；另外，不同程度的各種隨機噪聲和干擾，也影響實測數據。因此，必須對接收信號實施適當的處理，以提高數據的信噪比，為進一步解釋提供清晰可辨的圖像。圖像處理包括消除隨機噪聲壓制干擾，進行自動時變增益
7、或控制增益以補償介質吸收和抑制雜波，進行帶通濾波處理除去高頻、低頻信號，突出目標體。降低背景噪聲和余振影響。對數據文件進行了預處理、增益調整、濾波和成圖等方法的處理。最終得到各測線的成果圖，并據此進行探測對象的地質判釋。4工程實例4.1地質雷達在黎洛高速頓洞隧道施工地質超前預報的應用頓洞隧道場區(qū)位于黎平縣雪峰山脈西南端與云貴高原的東緣，地勢整體北高南低，屬淺切中低山構造侵蝕-剝蝕型地貌類型,隧道圍巖板巖為主。6受貴州高速公路開發(fā)總公司委托，于2010年9月1日我公司對頓洞隧道出口ZK38+008掌子面進行地質雷
8、達探測。圖2為頓洞隧道ZK38+008掌子面地質雷達探測成果圖。隧道原設計斷層出露位置為ZK37+957，在本次預報中隧道ZK38+008掌子面擠壓構造明顯，推斷為斷層影響帶。該雷達數據在前方15米見一明顯強反射信號，因斷層帶多富含水，我方大膽推斷當前掌子面ZK38+008前方15米后進入斷層帶。后經開挖證實ZK37+990提前進入斷層帶，施工方及時變更支護參數，避免重大安全事故的發(fā)生
