地质雷达范文

地质雷达范文第1篇

一、工程概况

工程场地位于北京市海淀区友谊路沿线。隧道规格为2m*2.3m，拱顶位于地下约6m左右，下部地层主要为中粗砂土质，上部地层主要为粉质粘土，土层稳定，可塑性强。地下水位较底，隧道内部较干燥，未见明显渗水滴水现象。隧道全长80m，根据现场实际情况共布设测线5条（图1），测线总长度约400m。

二、现场检测

1.仪器设备

作为目前最先进的、唯一能做连续测量的工程物探检测仪器，探地雷达具有非破坏性、分辨率高、检测速度快的优点，在检测中视为最好的方法之一。本次检测采用了意大利产RIS-K2型双通道主机雷达、专用笔记本电脑（见图2）、1600MHz天线和600MHz天线（见图3），探测深度分别为3m和1m。

2.地质雷达探测方法原理

探地雷达由一体化主机、天线及配套软件等部分组成，根据电磁波在有耗介质中的传播特性，地质雷达以宽频带短脉冲的形式向介质内发射高频电磁波（几MHz-几GHz），当其遇到不均匀体（界面）时会反射部分电磁波，其反射系数由介质的相对介电常数决定，通过对雷达主机所接收的反射信号进行处理和图像解译，达到识别隐蔽目标物的目的（见图4）。

反射信号的强度主要取决于上、下层介质的电性差异，电性差异越大，反射信号越强。

雷达波的穿透深度主要取决于地下介质的电性和中心频率。导电率越高，穿透深度越小；中心频率越高，穿透深度越小，反之亦然。

三、检测结果与分析

1.资料分析与解释

地质雷达工作时，在雷达主机控制下，脉冲源产生周期性的毫微秒信号，并直接馈给发射天线，经由发射天线耦合（本次所使用的天线是地面耦合天线）到地下的信号在传播路径上遇到介质的非均匀体（面）时，产生反射信号。位于地面上的接收天线在接收到地下回波后，直接传输到接收机，信号在接收机经过整形和放大等处理后，经电缆传输到雷达主机，经处理后，传输到微机。在微机中对信号依照幅度大小进行编码，并以伪彩色电平图/灰色电平图或波形堆积图的方式显示出来，经事后处理，可用来判断地下目标的深度、大小和方位等特性参数.。探地雷达所接收的是来自地下不同电性界面的反射波，电性界面包括各结构层的分界面和目的体界面。

地质雷达数据处理包括预处理（ 标记和桩号校正，添加标题、标识等）和处理分析，其处理流程如图5所示，其目的在于压制规则和随机干扰，以尽可能高的分辨率在探地雷达图像剖面上显示反射波，突出有用的异常信息（包括电磁波速度，振幅和波形等）来帮助解释。探地雷达的图像解释是最终目的，其正确解释取决于检测参数选择合理、数据处理得当、模拟实验类比和读图经验等因素。

2.典型松散区域雷达剖面图

上图为同一松散区域的两条平行测线，图中黑色框内为典型松散区域图像，位置在距离测线起点约5米左右，埋深在3―6米，松散区域沿测线方向长约25米。

3.检测结果

经过对原始数据的处理分析认为：

（1）隧道初衬每榀钢筋间距为490mm―510mm，符合设计要求。

（2）隧道初衬厚度约为250mm―280mm，符合设计要求。

（3）雷达信号显示，隧道周围探测范围内未发现松散、空洞、水囊等不良地质现象。

四、结论与建议

1.结论

通过反复对多组数据进行分析对比，结合现场实际情况，综合分析认为：钢筋布设间距和初衬厚度都符合设计要求，隧道周围未发现松散、空洞、水囊等不良地质现象。

2.建议

（1）现场探测的测线起点位置都进行了标记，异常区域的位置按照起点标志点测算。建议对异常区进行孔探，以核查异常范围和深度，并对异常区进行及时处理。对于无法布置测线的区域，根据实际情况对测线进行了合理平移处理。

（2）由于工程现场场地条件复杂，金属构筑物较多，土体含水率较高，电磁波衰减较快、雷达分辨率、图纸进行过修改等特殊原因的限制，雷达在本次探测可能存在误差，甲方在使用图件施工时需综合考虑。

地质雷达范文第2篇

关键词：地质灾害；地质雷达；勘察；技术运用

随着近年来的气候不断变暖，地质灾害的数量有增无减，所谓地质灾害就是在地质作用或是人为因素下形成的一种对人类的生命财产造成威胁或是一定损害的灾害。常见的地质灾害有山体坍塌、滑坡、泥石流等，它们都是人类的潜在威胁，我们必须加强科学技术的综合研究，提高对于地质灾害的勘察手段和水平，减少因地质灾害勘察不准确以及预测不到位而引起的不必要的经济财产损失。任何的地质灾害的发生都会引起相应地区的地理形态以及地球物理场发生变化，根据这个原理，物探方法可以很好地进行地质灾害的勘察，因此现阶段对于地质灾害勘察中地质雷达的技术运用进行研究具有重要的意义。

一、地质雷达用于地质灾害勘查的可行性

地质灾害的种类有很多，根据不同的划分标准，分类也有着很大的区别。简单的来说，地质灾害主要分为自然地质灾害和人为地质灾害两种，自然地质灾害的诱发因素主要有降雨、融雪、地震等，而引起人为地质灾害主要还是和人类的生产活动有着密切的关系。对于我们常说的常见的地质灾害指的是与崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等六种地质作用紧密联系的并对人们的正常生活以及生命财产造成一定影响的地质灾害运动。常见的地质灾害有山体的崩塌、滑坡、泥石流、水土流失等等，每一种自然灾害如果不能及时的预测以及制定有效地防护措施，都将产生不可预测的消极后果。而每一种地质灾害的产生都将会对相应的地区的地质环境或是相连接的介质层留下相应的反映或是痕迹，这也就是我们常提到的介电界面，最常见的就是地质运动之后留下的裂隙或是陷坑等等，这些介质层的物理性质一般相差都特别的大，因此鉴于这个原因，如果对地质层采用一定的手段进行勘测，就会找出这个介电界面，从而解译出该界面的准确位置及大致形态，通过相关分析得到人们想了解的信息。而实践证明地质雷达可以达到这种勘测的预期效果，因此地质雷达用于地质灾害勘查是可行的，再加上地质雷达自身的高频、宽频带、短脉冲等特点，也使得地质雷达在地质灾害的勘测中具有一定的优越性。

二、地质雷达在地质灾害勘查中的应用

1.地质雷达在地裂缝勘查中的应用

地裂缝的目前一种独特的而又比较常见的一种地质灾害，特别是自1976年唐山大地震以来，地裂缝的活动强度有了明显的增强，还有近几十年来过量抽汲承压水、断裂等也直接导致了地面沉降程度的加深，这也在一定程度上加剧了地裂缝的产生。由于地裂缝在地表出现的频率越来越高，同时规模和宽度也变得愈加细微，有的地裂缝只能按照mm计算，因此要想勘察出这些缝隙较小的不易引起注意的地裂缝就必须采取有效地勘测测量方法。当地层受到剪切或是张力的影响时，地层就会产生一定的裂痕，出现位置偏移，这时候如果采用雷达进行成像勘测，就会在雷达的图像显示上出现同相轴错断，错断程度越大表明裂缝的宽度越大，另外如果雷达勘察到地裂缝，雷达的局部波形也会发生畸变，频率也会发生变化，因此目前地质雷达的运用解决了这些规模较小而超声波又很难测到的断裂缝的问题，在地裂缝勘查中发挥了重要的作用。

2.地质雷达在岩溶塌陷勘查中的应用

地质雷达是一种基于电磁波的基本理论发展的利用天线向四周发射高频宽频带短脉冲电磁波物探方法，它可以勘测出一些较隐蔽分布的介质或是既定测量目标。在使用雷达勘察岩溶塌陷地区时，如果基岩面较完整的话，那么反射波的同相轴连续性会相对正常，波组运动状态良好，信号也比较强。而对于部分塌陷区或是溶蚀发育区，再用地质雷达进行勘察时，雷达的波组显示就会发生异常，程度会加大，而且原来的连续相位多的双曲线运动也变得没有规律，这也是判断岩溶是否塌陷的主要依据。对于灰岩、白云岩等可溶性较强的岩石地区，出现岩溶塌陷的概率极高，一方面是由于水的溶蚀，另一方面是其他因素造成的溶洞扩大，这种岩溶塌陷的地质灾害一般出现在较为隐蔽的地区，安全隐患也非常大，因此要在地质雷达技术的基础上，不断加强这方面的技术研究。

3.地质雷达在滑坡勘查中的应用

由于受到长时间的河流冲刷、雨水浸泡或是地下水活动剧烈等都会引起斜坡出现滑坡，俗称也叫“走山”、“垮山”。在一些斜坡地貌明显或是发育良好的地区，滑坡是一种比较常见的地质灾害，这种灾害具有很大的突发性，也可以说它是地震运动、泥石流等灾害的次生灾害。要想对滑坡灾害进行成因分析和很好勘察，首先要对斜坡地貌发育的地区的滑坡面进行考察和了解。在滑坡灾害勘察中，电测法和地震勘测法也是比较常见的勘察方法，但是由于它们的花费代价较高，因此适用范围具有一定的局限性，而采用地质雷达进行滑坡勘查既快捷又高效经济，因此近年来得到了很好的推广和应用。

4.地质雷达在活动断裂勘查中的应用

由于城市自然环境具有一定的特殊性，再加上人类活动的不断加剧以及其他的因素影响，在城市这个复杂环境中进行活动断裂勘察工作已经是城市亟需解决的一个关键性问题。同时活动断裂作为一种潜在的而又影响力巨大的地质安全隐患，很容易诱发一些其他的地质运动以及地质灾害，危害极大，我们一定要加以重视。如果我们能在活动断裂引起灾害之前能对活动断裂的位置进行较为准确的确定或是定位，并进行一定的勘察，那么就可以及时采取相应的预防和保护措施，尽可能的减少因活动断裂引起的地质灾害而造成的经济损失。在活动断裂勘察中，我们一般都采用既快速，准确性高，实效性极好的勘察手段，以往的传统的活动断裂方法中的钻探及变形监测方法正在不断被地质雷达勘察方法所取代。

结语

地质灾害自人类历史产生以来就对人们的生命财产安全造成了严重的威胁，尽管当前各项技术发展很快，但是还是避免不了地质灾害带来的迫害，而我们唯一能做的就是对地质运动进行很好的监测，在地质灾害之前可以进行有效的预防和防护。地质雷达作为一种快速、高效、经济的探测手段，已经在工程建设、地灾防治等领域中得到了很好的应用，特别是在地质灾害勘查中更是发挥着不可替代的作用。

参考文献：

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[3] 闫长斌，徐国元. 探地雷达技术在岩土工程中的应用现状与展望[J]. 湖南理工学院学报（自然科学版）. 2003（02）

[4] 赵凤娥. 岩土工程勘察试验数据的分析和应用[A]. 中国地质学会工程地质专业委员会2007年学术年会暨“生态环境脆弱区工程地质”学术论坛论文集[C]. 2007

地质雷达范文第3篇

关键词：地质雷达超前地质预报 隧道

中图分类号：U45文献标识码： A

The Application of Geological Radar in Advance Geological

Forecast of ZhouWuShan tunnel

LU Jia-WeiGuo liu-jiang

(China Southwest Research Institute of china Railway Engineering Compay Limited,

Chendu 610031 China)

Abstract：This paper expounds the basic principle of geological radar on tunnel advanced prediction application. To Zhou Wushan tunnel project as an example, this paper introduces the geological radar line layout, as well as to the geological radar data processing. Construction suggestions are put forward according to the result of detection data graphic analysis, so as to guarantee the safety of tunnel construction.

Key words：geological radaradvance geological forecast tunnel tunnel face

伴随着我国基础建设的大发展，大量的公路铁路需要修建穿越山岭的隧道，超前地质预报由于其无损检测、精度较高、使用方便、自动成像等特点在隧道施工中得到了广泛的应用，成为保障隧道快速施工的最有力手段。在施工中对隧道掌子面开展超前地质预报工作，可为设计单位提供可靠的、更为详尽的不良地质资料，及时进行动态设计，信息化施工，避免重大施工地质灾害的发生，保证施工安全，减少人员伤亡和不必要的财产损失。本文结合周武山隧道实际工程，阐述了地质雷达在隧道超前预报应用中的基本原理以及使用方法，对引周武山隧道进口处进行地质雷达超前预报，以达到指导施工的目的。

1 地质雷达基本原理

探地雷达技术(Ground Penetrating Radar，简称GPR)是采用无线电波检测地下介质分布和对不可见目标体或地下界面进行扫描，以确定其内部结构形态或位置的电磁技术。其工作原理为：电磁波以宽频带脉冲形式通过发射天线发射，经目标体反射或透射，被接收天线所接收，见图1。

图1 雷达工作原理及其基本组成

电磁波的传播取决于物体的电性，物体的电性中有电导率μ和介电常数ε，前者主要影响电磁波的穿透(探测)深度，后者决定电磁波在该物体中的传播速度，因此，所谓电性介面也就是电磁波传播的速度介面。不同的地质体(物体)具有不同的电性，因此，在不同电性的地质体的分界面上，都会形成电性介面，雷达信号传播到电性介面时产生反射信号返回地面，通过接收反射信号到达地面的时间就可以推测地下介质的变化情况。电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度和波形将随所通过介质的电性质及集合形态而变化，由此通过对时域波形的采集、处理和分析，可确定地下界面或目标体的空间位置或结构状态。

2 数据采集及处理

对于不同深度、不同岩性的探测目的层与目的物，在应用地质雷达检测时，需选择相应频率的天线和适当的仪器参数。当探测深度为20～30m时，一般选用频率相对较低的天线。

探测的雷达图形常以脉冲反射波的波形形式记录。由于地下介质相当于一个复杂滤波器，介质对波不同程度的吸收以及介质的不均匀性，使得脉冲到达接收天线时，波幅减小，波形变得与原始发射波形有较大的差异。另外，不同程度的各种随机噪声和干扰，也影响实测数据。因此，必须对接收信号实施适当的处理，以改善资料的信噪比，为进一步解释提供清晰可变的图像。图像处理包括消除随机噪声压制干扰，改善背景；进行自动时变增益或控制增益以补偿介质吸收和抑制杂波，进行滤波处理除去高频，突出目的体，降低背景噪声和余振影响。对数据文件进行了预处理、增益调整、滤波和成图等方法的处理。最终得到各测线的成果图，并据此进行探测对象的地质判释。

3 地质雷达在周武山隧道中的实际应用

3.1 工程地质概况

周武山隧道为分离式中隧道。该隧道为下坡隧道，左幅纵坡为-1.65%下坡，右幅纵坡为-1.60%下坡，隧道最大埋深约为145m。

（1）地层岩性

隧道开挖遇到的主要地层(自上而下)是：第四系杂填土（Qml）厚0.3～3.00m主要由建筑垃圾、碎块石及粘土组成，填筑时间长短不一，主要分布在原有建筑物区，拟建隧道进口段，耕植土（Qpd）、红粘土（Qel+dl），寒武系娄山关群（∈ls）强风化及中等风化白云岩。

（2）地质构造

隧道位于扬子准地台黔北台隆贵阳复杂构造变形区，贵阳向斜北端东翼。隧址区发育1条断层。地表斜向通过K29+478～K29+531处，与隧道轴线夹角为78°，该组断层为逆断层，南北向延伸，断层面倾向东，倾角一般50～70°，局部直立。地表调查及钻探岩芯显示，断层破碎带岩体呈呈砂状，颗粒状及碎块状，破碎带宽15～22.0m。

受断层及区域地质构造影响，隧址区岩层产状倾向120°～135°，倾角27°～33°。场地内岩体节理裂隙较发育，岩体破碎～较破碎。根据隧道区及其附近基岩露头，隧址区发育2组节理，第一组节理：产状19°～230°∠53°～70°，闭合，延伸长度大于20m，局部溶蚀痕迹。线密度3-5条/m。Ⅱ、第二组节理：产状280°～350°∠70°～85°，闭合，延伸长度大于10m，局部溶蚀痕迹。线密度1～3条/m。

（3）不良地质现象

隧址区岩体为碳酸盐岩，为可溶岩，在湿热多雨气候的影响下，易沿节理裂隙形成溶蚀洞隙，钻探揭示，隧址区溶洞主要以全充填、半充填或无充填的形式发育，在隧道临近溶洞及规模较大的溶蚀裂隙地段，围岩及节理裂隙中的土体易坍塌及地面塌陷，强降雨季节易发生岩溶突水、突泥，对工程及周边环境安全存在较大影响，隧道施工时应加强超前预报、探查工作。

隧址区有一条断层穿过，断层破碎带宽度较大，断层交汇地段，岩体节理裂隙发育～极发育，岩体破碎～极破碎，围岩稳定性差，可能出现突水、冒水情况，对工程及施工安全有潜在影响。

3.2 典型雷达图像分析

本隧道使用LATVIA生产的Zond-12eGPR地质雷达，采用天线频率为75MHz。采集与分析软件为同一软件包，与本探测仪器系统配套。

（1）测线布置

在周武山隧道出口右线YK29+675～YK29+645段现场布置2条测线。图2为探测里程为YK29+675～YK29+645掌子面素描图及测线布置示意图。掌子面岩体碎块状白云岩，岩体呈强～全风化状态，拱部右拱顶2m范围内风化严重，多呈全风化～散体状。节理裂隙发育，节理面夹黄色粘土，主要发育一组节理，节理产状及特征如下：J1节理81°∠74°节理间距约20cm,贯通掌子面。掌子面湿润，现场共布置了2条测线。

图2为掌子面素描图及测线布置示意图

(2)探测结果及分析

图3为地质雷达测试成果图，测线里程为YK29+675～YK29+645。YK29+675～YK29+655段（20米)本段岩性维持目前掌子面状况，岩体极为破碎，呈块状至散体状，岩体易掉块，甚至有发生坍塌的危险，短节理发育，岩体潮湿，建议围岩级别为Ⅴ级。YK29+655～YK29+645段（10米)本段岩体较上段稍好，但岩体仍以碎块状为主，局部岩体夹有粘土，短节理发育，稳定性差，地下水稍发育，岩体开挖后极易产生垮塌。建议围岩级别为Ⅴ级。

图3地质雷达测试成果图

该测段岩性中厚层浅灰白色白云岩，岩体呈强至全风化状态，岩体总体上较破碎，呈碎块状至散体结构，掌子面节理发育，建议开挖后及时做好进行初期支护；坚持“短进尺、强支护、勤量测”的原则组织施工，尽量减少对围岩的扰动，保护围岩的自承能力；在降雨频繁季节，加强洞室监控量测，及时反馈检测信息，建立健全隧道内的排水设施，提前对地下水进行引排疏导；隧道现场施工技术人员应多注意观察掌子面是否有异常变化，若有较大异常变化时，应及时通知预报单位，进一步查明隧道前方的地质情况。

4 结语

以地质雷达在周武山隧道超前地质预报中的应用实例，介绍了地质雷达在隧道超前地质预报中的应用，指导了隧道的施工，取得了较好的结果。地质雷达用于隧道施工中预报掌子面前方不良地质情况的判断，具有图像直观、对施工影响小的特点，由于地质条件具有复杂性，对地质雷达探测结果的反演具有多解性，为取得较好的预报效果，应结合地质构造、地层岩性的隧道掌子面地质素描分析，提高对地质雷达波形图的解译的准确性。同时应注重积累不良地质条件下各种介质雷达波形的典型特征。

参考文献

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[5]杨智国．地质超前预报在桃花铺一号隧道TBM施工中的应用[J]．铁道工程学报，2004，(1)：65-68．

地质雷达范文第4篇

1地质雷达探测的基本原理

地质雷达（GPR）方法是一种用于确定地下介质分布的广谱电磁波技术。在前方探测范围内无大量铁磁性物体干扰的情况下，可采用探地雷达理进行探测。地质雷达利用天线向隧道掌子面前方发射电磁脉冲，并接收由前方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。

在探测范围无大量铁磁性物体干扰的情况下，主要采用地质雷达电磁波的反射原理进行测试：高频电磁波以宽频脉冲的形式，通过发射天线定向送入地下，经过存在电性差异的地下地层或目标体的反射后埋深：

其中，-目标体埋深；-电磁波双程走时；-介电常数；-电磁波在真空中的速度

2野外探测技术

2.1探测对象的分析

探测对象所赋存的地质条件和埋深是影响地质雷达探测效果至关重要的因素。探测对象的几何形态，包括高度、长度、宽度等也影响探测的效果，因为探测对象的几何尺寸决定了雷达系统可能具有的分辨率，关系到天线中心频率的选择。再者，被探测对象的导电率和介电常数等也需掌握，因为这将影响到对能量反射或散射的识别。此外，在探测区域不应存在大范围的金属构件和无线电射频源，以免外界的干扰。

2.2工作参数的选择

对于地质预报而言，各种介质的介电常数及传播速度是不同的，而探测深度与所使用的天线中心频率有直接的关系，天线频率越高，探测深度越小，精度越高，反之亦然。在隧道超前预报中通常采用38～150M天线，其他参数的选择，应根据实际情况决定，并应根据地域不同进行多次试验后确定其最优探测参数。

3资料处理及解释

在地质雷达探测中，为了得到更多的反射波特征，通常利用宽频带进行记录，因此在记录到各种有效波的同时，不可避免地记录下了许多干扰噪声。通过对数据处理，达到消除或压制干扰波，突出有效波，真实反映所测数据，进行有效解释的目的。

经过雷达数据预处理，还要进行一系列的数字化信号处理，常规信号处理包括：漂移去除、零线设定、背景去噪、增益、谱值平衡、道间平衡、滑动平均、混波处理、单道漂移去除等，再进行成果解释。

地质雷达图像的解释有定量和定性两种，定量解释主要是对异常体距掌子面的距离及大小进行判定，定性解释主要是对掌子面前方溶洞、裂隙、破碎带、断层、结构面等不良地质类型及其形态规模进行判断。

4雷达波形特征分析

不同的隧道，由于其岩石差别，其雷达探测的时间剖面差别很大。但各种雷达图像的特征也有其规律可循，只有掌握了各种异常形态的特征，才能对各种不同岩性的隧道探测进行正确的判断，下面根据厦蓉高速公路贵州境桂黔、肇兴隧道的超前预报结果，列出几种典型的雷达波形态特征。

5结束语

通过对两隧道雷达波进行分析，完整岩体与相对破碎岩体之间、含水量不等的岩体之间存在较大的电学性质差异，具有良好的地球物理测试条件。因此，我们在开挖过程中采用地质雷达预报掌子面前方不良地质体和富水带是可行的。

地质雷达范文第5篇

关键词：公路隧道 地质超前预报 地质雷达

1 引言

在山岭公路隧道施工中，隧道工程地质对隧道施工的安全性具有十分显著的影响，因此，预先掌握隧道掌子面前方的地质情况，对保障施工安全，预防塌方、涌水、突泥等灾害，优化施工工艺和设计参数具有十分重要的意义。隧道施工过程中的超前预报工作是隧道施工过程中的一个重要组成部分，是实现合理的施工组织，避免意外事故，保证施工安全和质量，加快施工速度，按期完成隧道施工任务，节约工程投资的必要保证。

2 隧道工程概况

盐水坳隧道位于广东省梅州梅县与梅州大埔县交界处，本隧道为小净距分离式短隧道，起止桩号左线ZK36+596～ZK36+885，长289m；右线K36+610～K36+895，长285m。隧址区属于华南褶皱系粤东北-粤中拗掐带之永梅凹褶断束内，所见晚古生代地层褶皱为过渡型褶曲，上部被上三迭-下侏罗统地层不整合覆盖，形成于印支运动，伴有永梅区域动力变质岩带的发育，并为中、新生代岩浆岩、火山岩、红色盆地和断裂所叠加，形态不完整；隧址区属于单斜地层，倾角16～25°，岩性为侏罗系金鸡组砂岩、泥岩。

3 超前地质预报的方法和原理

物探法是目前隧道地质超前预报较为先进的方法，主要有声波测井法、声波透射法和波反射法，其中以基于波反射法的地质雷达和Tgp最为常用。波反射法主要是利用声波、超声波、地震波及电磁波在地层中传播、反射，然后通过信号采集系统接收反射信号，借助分析软件解译隧道掌子面前方反射界面（断层、软弱夹层等）距隧道掌子面的距离进行预报。本文主要介绍地质雷达方法。

地质雷达（Ground Penetrating Radar ，简称GPR）方法是一种用于探测地下介质分布的广谱（1MHz—1GHz）电磁技术。地质雷达用一个天线发射高频电磁波，另一个天线接收来自地下介质界面的反射波。通过对接收的反射波进行分析就可推断地下地质情况。

对于不同深度、不同岩性的探测目的层与目的物，在应用地质雷达检测时，需选择相应频率的天线和适当的仪器参数。要探测到较深的地质情况，就必须选用相对较低频率的天线，本工程检测选用了100MHz天线。

在掌子面上布设测线或测点，由天线向地层中发射一定强度的高频电磁波，电磁波在传播过程中遇到与周围电阻抗有差异的地层或目标体时，部分能量反射回来，被接收天线所接收，通过分析雷达图像特征，预测前方围岩情况。该方法分辨率较高，方向性较好，能够分辨出较小规模的地质异常，能及时预报出掌子面附近的破碎带、溶洞及赋水等不良地质情况。地质工程师根据区域地质知识和经验，综合分析判断，对掌子面前方的地质情况进行预测，并对地质预报仪及地质雷达探测出的地质现象做出合理的解释。

现场预报时，采用SIR-3000型地质雷达沿掌子面进行测试，每次预报范围10～35米。

4 超前地质预报的具体应用

掌子面里程K36+820，围岩由强风化砂岩组成，岩体破碎呈块～块碎状结构，节理裂隙较发育，强度及稳定性差，整体稳定性较差，本次采用了连续线测及点测试方法，测线、测点布设见下图

图1雷达测线及测点布设图 图2 雷达测试波形图

本次雷达预报探测范围K36+820～K36+855段计35米，从点测及线测结果来看：本测段范围内雷达反射波波幅及相位变化不大，预计该段围岩特征与目前掌子面基本相似，岩体破碎，节理裂隙较发育，强度及稳定性差，受构造影响严重，拱顶岩体组合受震动易掉块、坍塌，岩块结合性较差，整体稳定性较差。相比较而言，距目前掌子面5～15米（即K36+825～K36+835）范围雷达电磁波反射较强，反射界面较多，预计本段范围内节理、裂隙极发育，呈碎～碎状结构，层理明显，围岩较破碎，含水量稍大或存在夹层，围岩整体稳定性较差。拱顶层面组合受震动易掉块、坍塌，应根据炮孔钻进情况谨慎掘进，并注意加强支护，做好施工安全监控。

5 结语

目前，盐水坳隧道已经贯通，由于经济技术水平的限制，期望在施工前的勘测设计阶段，将所有可能存在的不良地质问题搞清楚是极其困难的。为了保证隧道快速、安全、经济、顺利进行，避免或者尽可能的减少地质灾害的产生，隧道超前地质预报是强有力的保证。本文就盐水坳隧道工程的特点只简单阐述了地质雷达方法，对于不同的隧道工程，应根据隧道工程自身的地质特点及问题选用合适的超前地质预报方法，以针对工程的特点满足其准确性及针对性。

参考文献：

[1]张建华.地质雷达在隧道施工质量无损检测中的运用【J】.山西建筑，2010，36（5）：334-335

[2]曾昭璜.隧道地震反射法超前预报【J】.地球物理学报，1994，37（2）：218-230

地质雷达范文第6篇

【关键词】地质灾害；地质雷达；防治调查；技术应用

地质灾害是指在自然或者人为因素的作用下形成的，对人类生命财产、环境造成破坏和损失的地质作用（现象）。如崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、水土流失、土地沙漠化及沼泽化、土壤盐碱化，以及地震、火山、地热害等的统称。近年来，许多地区各种地质灾害（滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等）频发，给当地的经济建设和人民生命财产安全构成了严重威胁。我们知道，任何地质灾害的发生、发展都会引起地球物理场的变化，因此，加强对地质灾害勘查与治理过程中的物探工作研究是当今环境地质工作中的一项重要课题。

1.地质雷达用于地质灾害调查的可行性

通常我们所常见的地质灾害主要有：如崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面沉降、地面塌陷、岩爆、坑道突水、突泥、突瓦斯、黄土湿陷、岩土膨胀、砂土液化，土地冻融、水土流失、土地沙漠化及沼泽化、土壤盐碱化，以及地震、火山、地热害等。严格地讲，任何一种地质灾害的发生都会在介质（土壤、岩层等）中留下痕迹，即通常所说的介电界面，如地裂缝留下的裂隙、活动断裂留下的破碎带、滑坡留下的滑脱面以及塌陷留下的地穴或陷坑等，这些界面两侧介质的物性差异很大，致使电磁波穿过该界面时的反射能量发生增减、波形幅值出现明显变化，据此可解译出该界面的准确位置及大致形态等相关信息，因而，探地雷达用于地质灾害调查是可行的。并且由于使用了高频、宽频带、短脉冲及高速采样等技术，其探测精度及速度均高于其它种类的物探手段。

2.地质雷达在地质灾害调查中的应用

2.1工程概况

工程位置位于重庆市沙坪坝区，该区地表主要岩性为灰岩，区内横向河谷发育，水源丰富，地表灰岩有溶蚀环境。该区域近年多次发生塌陷地质事故，部分民房出现不均匀沉降、开裂等不良现象，且该现象有继续加剧的趋势。为提出合理的治理方案，需要对该区域的岩溶分布进行较为详细的了解，故采用地质雷达对该区域进行探测。由于测区位于居民区，房屋、沼气池、沟渠、地形大起伏等原因对雷达探测效果均会造成一定的不良影响。

2.2探测原理及仪器

探测设备为用美国地球物理公司（GSSI）的SIR—2000型地质雷达，100MHz地质雷达天线。雷达波法检测是利用高频电磁脉冲波的反射来探测目标体的，它通过发射天线向介质发射高频带、短脉冲电磁波，通过接收天线接收其反射波。电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度、能量衰减及波形变化将随所通过介质的电磁学性质及几何形态的变化而变化。介质的电磁学性质主要包括导磁率μ、导电率σ和介电常数ε，它们与介质的组成物质、密实程度密切相关。根据雷达波的旅行时间、幅度与波形等实测数据，即可探测介质的构造分布及其相关深度等。测试记录如图1。

测试按现行《水电水利工程物探规程》（DL/T5010—2005）、《城市工程地球物理探测规范》CJJ7—2007标准执行，仪器参数设置如下：增益：0～66db；采样点数：2048点；发射速率：主要为50脉冲/秒；时间窗口：500ns；滤波系统：20MHz～200MHz。

2.3地质雷达在地质灾害调查中的应用

2.3.1地质雷达应用范围

2.3.1.1在地裂缝调查中的应用。地裂缝是一种常见且比较严重的地质灾害，地下水过量超采、地面不均匀沉降、断裂活动、砂土液化以及地震活动等均可引起地裂缝。由于地裂缝在地表断续出露，刚出现时规模较小，甚至宽仅数mm，不易引起人们的注意。由于其规模较小，以往常用的超声波法很难探测其横向及纵向的延伸变化情况，而使用地质雷达则可有效地解决这些问题。

2.3.1.2在岩溶塌陷调查中的应用。在隐伏基岩为灰岩及白云岩等可溶性岩石的地区，岩溶塌陷是一种较为常见的地质灾害，由于地下水的溶蚀作用，基岩中出现溶洞，溶洞的扩大可导致其上部覆盖层中形成土洞而造成塌陷。由于这一切均发生在地下，隐蔽性较强，不易引起人们重视，隐患也就更大。在这方面的调查中，地质雷达具有较大的优势。

2.3.1.3在滑坡调查中的应用。在斜坡地貌发育的地区，滑坡是一种较为常见的地质灾害，地表流水的侵蚀、地下水的潜蚀和溶蚀以及工程荷载和地震作用等都可能引发滑坡。滑坡体下滑时与母体之间的分界面称滑坡面。在工程方面，为了对滑坡灾害采取有效的防治措施，首先必须要找出滑坡面。一般采用的是电测法及地震勘测法，但这两种方法的花费较高，且受地质因素的干扰较大，远不及地质雷达快速、高效和经济。

2.3.1.4在活动断裂调查中的应用。活动断裂作为一种巨大的灾害隐患已引起人们的注意和重视，它可以诱发地震、地裂缝以及地面沉降等多种地质灾害，危害极大，如果能准确地确定出活动断裂的位置，从而在以后的工程建设中避开或采取有效的防护措施，可以最大限度地减少损失。在活动断裂的调查方面，快速、高效、经济的地质雷达已逐渐取代了钻探及变形监测等传统方法。

2.3.2探测结果

本次测试共计14条测线，长1479m。各测线所得雷达测试图像清晰，满足预期探测要求。本文对其中3条测线进行了分析阐述。

2.3.2.1测线1。测线长145m，覆盖层厚度为1.2～2.5m之间。详细探测结论见表1与图2。

3.结束语

探地雷达作为一种快速、高效和经济的高新探测技术，在工程建设、地灾防治以及其它领域的作用日益显著，尤其在地质灾害调查方面，探地雷达以其无损、快速、准确的工作特点，正逐渐取代钻探、电法及超声波等传统方法，随着对电磁波研究的日益深入，其应用前景将日益宽广。

参考文献

[1]赵燕峰，娄海.道路探地雷达在高速公路检测技术中的应用[J].河南师范大学学报（自然科学版），2004，（02）

[2]杨志鹏.RAMAC探地雷达在地下管线探测中的应用[J].科技资讯，2007，（10）

[3]闫长斌，徐国元.探地雷达技术在岩土工程中的应用现状与展望[J].湖南理工学院学报（自然科学版），2003，（02）

地质雷达范文第7篇

关键词：地质雷达技术；隧道地质；应用

Abstract: the tunnel construction process, because the underground rock, hydrology geology condition is not clear, some accidents often happen. Occurrence ofaccidents such as collapse, sudden inrush of water, not only caused serious casualties, but also cause delays,and equipment damage. The construction of tunnel withdifficulty. Also reduces the economic benefits of tunnel construction. Therefore, advanced prediction in tunnel construction is very important. The tunnel constructionschedule, safety, quality, investment is very important.Geological radar detection technology in tunnelconstruction to provide useful information, unsafe factors decreased tunnel in the construction process, the key factors are safe and rapid construction of the tunnel.

Keywords: geological radar technology of tunnel geological; application;

中图分类号： P412.25 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）

前言

隧道超前预测现在越来越受到修建隧道工程实施的关注，其重要原因是隧道修建过程中安全问题越来越受到关注。但隧道地质超前最重要的应用技术是地质雷达技术。地质雷达技术对隧道超前预测非常重要。故我们此篇文章重要讨论其应用。

超前地质预报工作的目的及任务

1.1目的

为隧道的修建提供有用的资料，减少隧道修建过程中的不安全因素，使隧道能安全经济并且快速的修建成功。

1.2任务

1.2.1对没有修建的地段进行围岩地质条件的探测

对未修建的但是将要修建的地段，我们探测的内容有：是否有地下水的存在，溶岩溶洞是否发育，岩性变化的情况，是否存在断层和发育有破碎带等。

1.2.2预报有可能会发生的灾难性突发状况

例如在地下储藏有害气体的大量溢出。由于岩土的不稳定导致的塌方。地下储藏有地下水。这些都会对隧道施工造成严重后果。要通过雷达技术分析判断，避免事故发生。

2.地质雷达进行超前预报的基本理论

地质雷达技术在隧道超前预测中至关重要，但是其原理却是非常简单，即就是物理中的电磁波反射原理。电磁波在岩体岩土介质中传播，由发射天线发出一束电磁波脉冲。电磁波在地下传播，由于波有反射性质，当传播的电磁波遇到物质时，即就是介质，会在物质与物质的分界面发生电磁波反射。反射的波会被接收天线所接收，由接收天线处理。

3.地质雷达的探测方法和步骤

3.1准备工作

由于地质雷达技术的原理是电磁波反射原理，所以所有能干扰电磁波的物件，都会对探测造成一定影响。我们在应用电磁波的时候首先排除地面干扰电磁波的物体。例如一些有磁性的物体或者是金属。

3.2测线布置

测线的布置应该是越密越精确，但是有些时候由于地质条件有些点测不出。一般情况下我们布置测线是按照‘十’字形布置。但有时我们也按照‘井’字形布置。在有些崎岖不平的地方一般是一个点一个点的探测，点数一般为5到12个。两点间的距离一般为0.5到1米。

3.3数据采集及处理

为了使数据更加精确，明确介质条件，都要对原始的雷达波进行一系列处理。对平均道的抽取。对时间要静校正、增益。压制干扰波，突出有效波。

3.4数据分析与解释

地质超前预测是应用雷达技术来探测未施工地段的岩体情况，做到防患于未然。这里所谓的“防患”就得根据雷达探测的数据资料来分析隧道可能发生的事故。数据资料在雷达技术上用图像显示出来。所以我们根据雷达显示的图像异常的形态，特征，还有电磁波的衰弱情况来分析我们看不到的岩体的性质以及地质特征。若是存在特殊异常体，则电磁波反射信号强。若是岩体质量差则反映在雷达上电磁波衰弱，这是根据岩石对电磁波的吸收性来决定的。掌子面跟未施工地段的地下特征差异越大，反射波则能量则越强。可以根据这些异常做出有用的地质解释。

4.地质雷达在隧道超前预报中的应用

4.1对不利于施工的地质体的探测

溶洞带，含水带，富有裂隙带，断层以及破裂带，岩土疏松带。这些地质岩体带不利于施工，更不利于隧道的修建，我们要利用地质雷达技术，结合掌子面的附近地质水文，地质工程情况将这些不利于施工的地质带的位置基本上确定。确定这些不良地质带后，根据具体情况下做出不同的施工方案，以此避免在施工过程中发生意外。

4.2探测未知岩溶

喀斯特是岩溶的另一个地貌名称,指的是一些可溶性岩石收到水中化学物质的溶蚀，水的物理冲刷作用，所形成的具有一定空间的沟，槽，和一些空洞。岩溶发育的必不可少的条件是可溶性岩石，例如碳酸盐岩，含有化学成分的可流通的水等。下渗的地表水以及流动的地下水，对溶岩非常重要。岩溶与围岩性质差异很大，所以其地质雷达图像很容易判断其异常。在溶洞内大量充填围岩碎块，水，空气，上覆岩石，这些充填物与称为“槽”的可溶性岩石之间的物质差异很大。由于介质的多样性，以及物质的差异性，而在溶岩中形成电性界面。我们只要探测出这个电性界面就探测出了岩溶的位置。同样，由于介质的多样性，电磁波的反射波图像随着溶岩溶洞的具体情况而发生相应的变化一般情况是在横向上变化。

若存在强反射包围弱反射，则说明可能是溶洞存在的雷达图像。强反射是溶洞侧壁反射的，并且常常有弧形的绕射现象。溶洞内的物质为填充物，填充物的反射为弱反射，具有高频，低幅，波形密集的特征。但是，如果填充物为水，局部的波可变强。

4.3富水带探测

含有大量水的岩体区域，如果没有被预测出来，在隧道施工过程中将会释放出大量的水，这将影响隧道的施工进程和施工安全。

如果岩体中含有水，则会影响岩体岩石介质的介电常数，从而影响反射波的波形，传播时间等。具体是，岩石中含水时，岩石的介电常数增大，在介质中具体表现为电磁波的传播速率降低，时间变长，在反射波形图像中则可能出现的是异常的正峰。另一方面，还产生强反射和绕射现象。还会由于出现散射现象而使波形紊乱。不仅如此，频率也发生变化，由高频迅速的变为低频。

4.4探测断层破碎带

断层破碎带由于存在裂隙，这是由外来物质充填到裂隙中，外来物质和原岩性质差异大，所以介质常数差异也大。同时在裂隙中也可能有大量的水充填，这也影响介质常数，裂隙中地下水的存在，使得断层附近以及破碎带附近稳定性差。破碎带空隙多，所以含水多。电磁波在穿过破碎带时，由于破碎带的胶结情况不同岩石性质不同，而使得波形比较乱。具体表现在地质雷达的图像中则表现为：频率变化，偶尔出现断面波，地层发育有反射波，错短的同相轴，振幅能量明显增强，有时有绕射波。破碎带两侧的物质差异构造差异，使得具有波阻抗差异。由于这些波阻抗差异，使得电磁波在通过界面时电磁波的电磁能能量增强同时波幅增大。

4.5裂隙密集带的探测

断裂的两岩体，它们没有发生明显的错动，即就是节理，也称之为裂隙。裂隙的发育对岩体的稳定性有很大的影响。对岩体的强度也有很重要的作用。由于裂隙中可充填不同物质，导致介质常数不同，与周围围岩形成电性差异。当电磁波传播到裂隙时，会产生较强的界面反射波。由于裂隙内充填的物质具有不均一性，直接表现在雷达图像中就是，会有散射、绕射、波形杂乱等特征，波幅变化大。同相轴连续，反映了裂面的平直。

小结

虽然地质雷达技术是目前一种既方便又快捷而且还精确的探测技术，但是地质雷达所得到的资料有时候具有多解性，我们在对探测地区进行分析的时候，最好将地质雷达探测资料与掌子面的地质情况性质相结合，得到更加全面更加有效更加精确的结果。

参考文献：

[1]刘志刚. 隧道隧洞施工地质技术[M ]. 北京:中国铁道出版社, 2001.

[2]赵永贵,刘浩,孙宇等.隧道地质超前预报研究进展[J ].地球物理学进展,2003 , 18 (3) : 460～464.

[3]范占峰，李天斌，孟陆波，等．地质雷达在公路隧道中的应用【J]．公路，2OLO(2)：209-213．

[4]韩振中，张文连．地质雷达在隧道检测中的波形识别及应用【J】．桥隧机械施工技术，2007(12)：66—68．

[5]王正成,谭巨刚,孔祥春.地质雷达在隧道前预报中的应用[J].铁道建筑.2005(2):9-11

地质雷达范文第8篇

关键词：地质雷达 超前地质预报 公路隧道 介电常数 能量衰减

1.前言

隧道施工时，对掌子面前方地质情况进行及时准确的预测，至关重要。隧道施工过程中遇到的主要不良地质情况有溶洞、地下暗河、断层、破碎带和瓦斯等，对这些不良地质条件及时准确的预报，不仅可以提前采取相应的措施以提高隧道施工的工作效率，还可以确保施工的安全进行。

地质雷达是一种快速便捷、不影响施工的超前跟踪探测技术，它对上述不良地质条件有较好的探测结果。下面介绍地质雷达在某高速公路隧道的应用情况。

2.基本原理

地质雷达与探空雷达相似，利用高频电磁波（主频为数十至数百乃至数千兆赫）以宽频带短脉冲形式，由地面通过天线传入地下，经地下地层或目的物反射后返回地面，被另一天线接收。脉冲波旅行时间为T。当地下介质的波速已知时，可根据测到的准确T值计算反射体的深度。雷达系统的基本部分如图1：

电磁波的传播取决于物体的电性，物体的电性主要有电导率μ和介电常数ε，前者主要影响电磁波的穿透(探测)深度，在电导率适中的情况下，后者决定电磁波在该物体中的传播速度，因此，所谓电性介面也就是电磁波传播的速度介面。不同的地质体(物体)具有不同的电性，因此，在不同电性的地质体的分界面上，都会产生回波。

地质雷达在勘查中的基本参数描述如下：

1)电磁脉冲波旅行时

式中：z―勘查目标体的埋深； x―发射、接收天线的距离（式中因z>x,故X可忽略）；v―电磁波在介质中的传播速度。

2) 电磁波在介质中的传播速度

式中 c―电磁波在真空中的传播速度（0.29979m/ns）;―介质的相对介电常数，―介质的相对磁导率（一般）

3)电磁波的反射系数

电磁波在介质传播过程中，当遇到相对介电常数明显变化的地质现象时，电磁波将产生反射及透射现象，其反射和透射能量的分配主要与异常变化界面的电磁波反射系数有关：

式中r―界面电磁波反射系数；―第一层介质的相对介电常数；―第二层介质的相对介电常数。

4) 地质雷达记录时间和勘查深度的关系

式中z―勘查目标体的深度；t―雷达记录时间。

当地下介质的波速已知时，可根据测到的精确t值，并结合对反射电磁波的频率和振幅等进行处理和分析，便可求得目标体的位置、深度和几何形态。

3.典型地段超前预报实例分析

现场采用瑞典MALA地质雷达（RAMAC/GPR）进行探测，主机为CUⅢ，采用的主要技术参数为：100MHz屏蔽天线；天线间距0.5m。记录时间、叠加次数和采样率根据实际情况做适当调整。根据实际情况，采用点测和连续扫描两种方式进行探测。

1)软弱夹层的探测

所谓软弱夹层是指岩体中那些性质软弱、有一定厚度的软弱结构面或者软弱带。按成因分为原生软弱夹层、构造及挤压破碎带、泥化夹层及其他夹泥层，具有高压缩性和强度低的特征。

在某隧道ZK145+820掌子面探测时，得到如图4所示的典型波形图，从图像上可以看出，前10m范围内同相轴不连续，信号频率较低，幅值较强，在掌子面前方11m处存在一反射信号较强的多次震荡信号，电磁波衰减加快，结合具体地质情况，推测前方10范围内岩体节理裂隙发育，在掌子面前方11m处可能存在一软弱夹层或富含基岩裂隙水，后经开挖证实，在ZK145+810处存在一竖向强风化结构面，有夹泥和铁锰质矿物充填，且伴有侵润状浸水，见图5。

2)节理密集带的探测

节理是存在于岩体中的裂缝，是岩体受力断裂后两侧岩块没有显著位移的小型断裂构造。岩体中的裂隙，在工程除了有利于开挖外，对岩体的强度和稳定性均不产生有利的影响。节理密集带主要存在于断层影响带、岩脉带及软弱夹层中，由于节理内有不同的矿物成分、不均匀的充填物，与周边围岩形成电性的差异，因此具有采用地质雷达探测岩体中裂隙存在的地球物理基础。当雷达电磁波传播到裂隙表面时，会产生较强的界面反射波，同相轴的连续性反应了裂隙面是否平直、连续；在穿越裂隙的过程中会产生绕射、散射、波形杂乱等现象。

在某隧道YK145+850掌子面探测时，得到如图6所示的典型波形图，从波形图看，同相轴错断，信号频率中等，局部信号频率较低，幅值中等，6～16m范围内出现平行和杂乱的发射波，推断前方6～16m，即YK145+844～YK145+834段，为节理密集带或富含基岩裂隙水，岩体呈碎石状压碎结构，围岩较破碎，后经开挖证实，该范围内岩体破碎，节理裂隙十分发育，节理张开，见图7、8。

3)富水带的探测

富水带是含水量大的岩体区域，在隧道开挖后可能产生涌水现象。水的相对介电常数最大为81，当岩体含水量较大时，介质的介电常数有较大的增大，而电磁波在介质中的传播速度则会降低，这样反射波表现较强的正峰异常，同时出现强反射，能量衰减增快，伴有绕射、散射现象，导致波形紊乱，频率成分由高频向低频转变。

在某隧道ZK143+591掌子面探测时，得到如图9所示的典型波形图，从波形图看，同相轴错断，信号频率较低，幅值中等，4～14m范围内出现多次震荡和杂乱的发射波，电磁波能量衰减增快，结合具体地质情况,推断前方4～14m，即ZK143+587～ZK143+577段，为富水带，围岩含水量很高，后经开挖证实，该范围内岩体破碎，节理裂隙十分发育，节理裂隙多数张开，岩体湿润，地下水为线状流水，见图10、11。

4.结语

本文结合隧道围岩开挖后的实际地质情况，证实预报地段主要存在的岩体结构有：整体状和块状结构、层状结构、碎裂状结构和散体状结构，和预报结果大体相符。整体状和块状结构岩体完整性较好，存在少量节理裂隙，很少存在断层，含少量裂隙水，围岩自稳能力较强；层状结构岩体呈软弱岩层相间的互层形式的出现，岩体的结构面以层理面为主，并有层间错动及泥化夹层等软弱结构面，其变形破坏主要受岩层产状及岩层组合等因素控制，在岩层倾角较小或达到中倾角范围之内时对围岩的稳定性影响不大，当倾角达到60°以上或接近直立的部位再加上基岩裂隙水的作用使隧道内围岩出现及其不稳定的情况，本预报地段常发生在拱顶或起拱线以上软弱部位岩体发生破坏掉落，硬岩部位失去下部支撑而发生小型塌方现象，引起较大范围内的超挖；碎裂状结构主要在断层破碎带、节理密集带及风化破碎加次生夹泥中存在，在此类围岩段本预报地段主要发生小掉块现象，因支护参数建议较为合理，且支护及时未出现其它病害；散体状结构主要存在于强烈构造破碎、强烈风化的岩体或地表残余坡积土之中，进出口浅埋段围岩属于此类型，因结合监控量测工作，在出口段右洞出现险情，但是及时进行预警报告，有效地杜绝了灾害事故的发生。通过对本预报地段进行超前地质预报工作充分说明，地质雷达在对变余板岩中的岩体构造有着较为准确的判断能力，特别是对软弱夹层的部位，节理密集带、断层破碎带及富水带的发育范围有着较高的判断力，如软弱夹层波形图多为多次能量中等偏强震荡信号，频率中~低，同相轴连续等特征；节理密集带、断层破碎带波形图多为波形紊乱，出现散射、绕射，信号频率中等，同相轴错断等特征；富水带波形图多为信号频率很低，信号衰减很快，幅值变化较大等特征。上述成果为以后从事类似物探工作提供了第一手参考资料，但是，雷达探测也存在不足，因雷达抗干扰能力较弱，故要求专业技术人员有着丰富的物探经验，合理地排除干扰因素，如在隧道掌子面内遇到钻杆、台车、锚杆、钢拱架、格栅钢架等金属质地的物质时，会产生类似上述几种波形图的特征，故需要通过分析总结结合实验的方法去判断并排除干扰因素，做出不同级别的地质灾害预警，根据预警情况，施工方及时调整围岩的支护与加固方案，避免施工工程中事故的发生。

参考文献

[1]夏才初，潘国荣.土木工程监测技术［M］.北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2]彭立敏，刘小兵.交通隧道工程［M］，长沙：中南大学出版社，2003.

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地质雷达范文第9篇

【关键词】 隧道衬砌；地质雷达；检测；物理特征；分析

1引言

近几年来，山区公路迅速发展，隧道的数量逐步增多，其工程质量也越来越得到重视，因此衬砌检测是隧道工程的一个新方向。地质雷达在衬砌检测中具有高效、无损、定位准确等优点，被广泛运用。本文通过某隧道检测实例来说明地质雷达图像特征及其质量缺陷成因分析。

2雷达工作原理及测线布置

2.1雷达检测原理

地质雷达技术（GPR）是一种对地下的或物体内不可见的目标或界面进行定位的电磁技术。其工作原理是通过发射天线向介质发射高频电磁波，经地下目的体或地层的界面发射后返回地面，被雷达天线接收器所接收，电磁波在介质传播时，其路径、电磁强度与波形将随所通过介质的电磁特性和几何形态而变化，所以对接收信号经行分析处理，可判断地下的结构或埋藏物等。具体如图所示

2.2地质雷达探测系统组成和探测方法的选择

地质雷达探测系统是由地质雷达、天线、便携式计算机、数据采集软件、数据分析处理软件等组成。应用地质雷达探测前，首先对目标体所处深度、几何形状、走向、倾向、倾角以及周围介质的介电差异有所了解，以便开展探测工作。

我们根据工作场地选择是连续测量方式、点测方式还是测量轮数据采集方式。一般如果场地平坦、并无较大障碍物的条件下采用连续探测。如果目标需精确定位，我们采用测量轮探法。当场地条件差，深层信号弱的时候我们采用点测方式。

2.3现场检测布置

隧道检测为了对每个检测部位做到均衡布置测线以便检测结果能够较全面的反应工程整体质量分布情况，一般在拱顶、拱腰、边墙位置布置5条测线，拱顶测线布置在正中间，拱腰测线位于拱脚上方0.5～1.0m范围，边墙测线位于边沟盖板上方1.5～2.0m范围。测线每5～10m应一里程标记。如图2.1。

图2.1 地质雷达剖面法探测示意

3应用实例

3.1工程概况

重庆某公路隧道运营多年后表现为隧道顶部小块剥落、砼脱皮块度大小不一，部分衬砌墙身混凝土出现蜂窝状，并有漏水现象。通过对隧道进行现场检测，了解衬砌工作现状，为养护管理及安全评估提供相关依据。

3.2质量缺陷分析及其雷达图像特征

3.2.1衬砌空洞

1.光爆效果差和防水板铺设不当形成的空洞

光面爆破是通过正确选择爆破参数和合理的施工方法，达到爆后壁面平整规则、轮廓线符合设计要求的一种控制爆破技术。但是光面爆破如果控制不好，超挖、欠挖现象较频繁，很容易造成隧道断面出现锯齿状的起伏，这种情况下规范规定在初期支护是采用同级喷射混凝土找平。但是一些施工单位采用偷工减料的做法，一般在喷射混凝土前在拱部钢筋网背后用片石回填，再喷射混凝土，形成小面积的空洞。

另外由于防水板铺设过紧或者过松也会造成其背后出现空洞，并且空洞出现的频率与光爆质量密切相关。

图3.1所示防水板位置，圆圈内是形成的空洞，可以看出这个小段出现连续脱空现象。

图3.1衬砌连续脱空

图3.2是在检测过程中出现的由于光面爆破效果不好，造成防水板上部脱空的雷达图像。

图3.2防水板脱空

2.施工不当形成的空洞

施工过程中模板支架底部不坚实或者支架疏松，以致顶部模板下沉过大造成顶部衬砌混凝土下沉脱空。

图3.3是挡头模板形成空洞示意图。在泵送混凝土衬砌时，两个衬砌循环的衬砌连接处，混凝土不易被填满，后一循环模板位置形成空洞。

图3.3两模块处三角形脱空

3.2.2衬砌不密实

衬砌不密实通常发生在衬砌混凝土和围岩之间，一般是由于回填片石处理后灌注砂浆不饱满，片石之间存在微小空隙造成的，各个空隙之间不连续，图像特征和空间相似，反射波的强度不如空洞，并且反射波相位紊乱。

图3.4为隧道施工过程中通过钢拱架在作为初期支护的喷射混凝土土层背后设置大石块或者其他异物以取代混凝土充填空间，造成了围岩与初期支护之间的不密实。

图3.4混凝土不密实

3.2.3钢筋网缺失、错断

Ⅴ级围岩、局部Ⅳ围岩或大的塌方、溶洞需要采用钢筋网或者钢拱架作为初期支护，加强衬砌的承载能力。钢筋网和钢拱架的数量直接影响隧道的安全，因此需对其的数量和位置进行检测。主要检测钢筋混凝土和初期支护中的钢拱架、钢筋网的位置和数量。图3.5为钢筋网缺失，其左侧钢筋网突起位置衬砌混凝土厚度15cm，属于欠挖行为。

图3.5钢筋弯缺失

3.3提高雷达测试精度措施

3.3.1了解检测位置的物理状态

电磁波在介质中传播是及其复杂的，信号的反射、投射等现象和介质的导电率、介电常数相关，所以雷达检测时其影响因数有检测面是否平整、衬砌层结构材料的变化、含水量的变化、合理取芯点位。隧道检测有多条测线且每条测线衬砌的物理状态有变化时，需要详细了解隧道的设计资料和施工记录。

3.3.2消除或减少现场环境因素干扰

检测过程中应先取得施工方的有效配合，清理测试环境，检测时候应该停止隧道及相邻隧道的施工，减少各种噪声的干扰，将环境因素对检测结果的影响降到最低。

4.结语与展望

相比传统人工取芯而言，地质雷达具有无损、真实、经济、快捷、采集数据量大，更能够客观的评价衬砌层质量。

通过雷达收集的衬砌厚度、背后密实度、钢筋数量等结合结构裂缝、渗漏水、剥落情况建立一套隧道健康评价指标体系，实现隧道健康诊断可视化。

参考文献：

[1]薄会申.地质雷达技术使用手册.地质出版社，2006.10.

[2]王斌.公路隧道施工监测检测技术及实践.北京交通大学出版社，2010.8.

[3]汪谋. 影响地质雷达探测效果因素的研究[J]. 西部探矿工程，2007.

地质雷达范文第10篇

【关键词】 地质雷达 干扰物的识别 资料解释 钻孔验证

1 工程及场地地质概况

自1993年以来，长沙县跳马镇新田—金屏一带先后出现多处岩溶塌陷，造成了农田等设施损坏，导致严重的经济损失，并在人民群众中产生了强烈的不安全感，多家杂物间突然发生地面塌陷，最大塌陷坑直径约6.0m，可见深度1.5m。随着新的塌陷坑不断出现，塌陷影响面积不断加大，灾害有继续扩大的趋势。

根据调查和区域地质资料，勘查区内全部被第四系覆盖，下伏为二迭系、石炭系灰岩。水位较浅，对地质雷达勘测带来一定的难度。

2 工作原理

地质雷达方法基本原理是利用发射天线向地下发送高频电磁脉冲，电磁波由发射天线传播至地下介质的过程中，遇到空洞、软弱层等电性与周围介质存在差异的地下目标体时，电磁波便发生反射，返回到地面时由接收天线所接收。根据接收到的旅行时间、振幅强度、雷达波形特征便可推断地下目标体的空间位置、几何形态，从而达到对地下隐蔽目标物探测的目的。

3 工作技术

本次勘察采用瑞典MALA公司所生产的RAMAC/GPR地质雷达，天线中心频率为100MHz。测线布置在公路及房屋部位，用于快速勘查浅部土洞及松散、软弱下卧层。考虑到场地内工作条件和地形限制，为提高雷达剖面的分辨率，采集时采用点测剖面探测方式，在公路段和房屋周围测点距分别选用0.2m和0.1m，重复叠加次数128次。

由于地层岩土体的介电常数、电磁波传播速度等在不同岩土体介质中具有比较明显的差异（表1），这为探地雷达技术在此次岩溶塌陷勘察中的应用创造了良好的地球物理条件。

4 资料解译和验证

4.1 干扰物的识别

地质雷达使用的是高频电磁脉冲，高压输电线、电线杆、金属标志牌、地下预埋管（水管、光缆等）等所产生的干扰波均会叠加到有效信号中，对目标体的判别会产生一定的影响。

由于大地具有过滤作用，电磁波经由大地发射接收后频率会降低，空气中干扰物的反射信号频率接近天线的主频，可以通过处理软件对雷达记录做高通滤波，高切频率定位天线主频，比对滤波前后图像的变化。如果滤波前后图像改变较大，则可认为是空气中的干扰，图像改变不大，则可认为是地下物体。

在房屋周围进行采集时，地面并非“一马平川”，存在类坎状和地面不平的情况。由于天线不能与地面较好的耦合，造成天线与地面波阻抗存在较大差异，其在雷达图像上表现为从上至下的带状震荡信号，特征为信号振幅强、衰减慢、频率高，造成有效反射信号难以辨认。

4.2 资料处理及解释

为实现快速分析，野外采用RAMAC采集与分析软件统一软件包对数据进行预处理；室内采用欧洲权威的雷达数据处理软件RFLEXW进行后处理，按照去直流漂移静校正增益调节抽取平均道巴特沃斯带通滤波滑动平均共6个步骤来进行。

地表层界面①：主要成分为人工素填土，较为干燥。由于其岩性较为均一，其雷达图像表现为反射信号相对微弱。进行时深换算后，得出其厚度约为2.1m。界面①界面②：主要成分为粉质黏土。由于粘土层间存在含水率、风化程度差异等原因。其图像表现为同相轴连续，可追踪性好，强振幅，频率呈降低的特征。经过对图像的分析和解译，推测2.1-7.6m处为粉质粘土层，厚度约为5.5m。界面②地下埋深10m处：主要成分为淤泥质土，呈松散～流塑状，系土洞填充物。界面②位置接近地下水位，岩层饱水，在图像上表现为溶蚀界面同相轴清晰连续可以见；其下部图像上表现为反射同相轴杂乱，不连续，高频，推测为松散充填物，密实程度不均匀。为验证地质雷达在该勘查区的可靠性，地质钻探验证孔布置在该测线3m位置处。根据地质雷达图像解译情况并结合钻探验证，其结果与地质雷达探查结果较为吻合（表2），可见地质雷达不论是在对地下目标体的识别（定性）上，还是对地层的厚度及埋深的判断（定量）上，均有较好的效果。

5 结语

地质雷达法具有高效、无损、精确及经济等特点。根据此次勘察成果，对地质雷达结果中存在异常的位置，进行钻探验证，验证了地质雷达的可靠性。野外实地采集时应尽量选择在平整且介质均一的地面上进行，尽量清除干扰物，如果现场条件不允许也要做好记录并标记其干扰源出现的位置、距离和种类，以免将其误认为有效波。雷达受诸多因素干扰严重，现场对干扰源的识别和规避尤为重要。作业时针对雷达记录中的异常，可先通过必要的数据处理手段压制干扰信号，突出目标信号。并通过加密测线或改变测线位置的方式确保异常信号为目标体的真实反映，这需要专业人员丰富的专业知识和经验。

参考文献：

[1]李大心.探地雷达方法与应用[M].北京：地质出版社，1994.

[2]杜树春.地质雷达及在其地质环境中的应用[J].物探与化探，1996，20（5）：384-392.