发布时间 : 星期二 文章14地质雷达超前预报 - 图文更新完毕开始阅读
置
另一测线 数据采集
数据处理
数据解释
提交地质预报报告
3 地质预报前的准备工作
3.1资料收集
检测前应将隧道工程概况、隧道地质纵断面图、隧道地质平面布置图、掌子面里程桩号等资料和数据收集齐，以备数据处理和解释时用。 3.2测试台架准备、测试环境清理
采取全断面开挖的隧道，由于断面净空大，用地质雷达开展地质预报工作一般无法对掌子面上部的测线进行测试，因此在数据采集前需准备工作台架。通常可采用隧道开挖时掌子面附近的工作台架。在测试前，还需将掌子面、顶部上松动的石块，掌子面前方的乱石、障碍物清除掉，以免影响测试效果，发生安全事故。 3.3测线布置
检测前应根据工作现场和掌子面围岩情况确定测线的布置位置和数量，测线号与布置位置应通过平面图在记录本上记录下来。在条件允许的情况下，测线应尽可能均匀分别在整个掌子面，一般布置3～5条测线，重点部位或怀疑有异常部位可加密测线，如在灰岩岩溶发育段有异常的部位。图14-2是测线布置示意图。
4 现场数据采集
4.1参数设置
数据采集前通常要对时间窗、采样速率、增益大小等参数进行设置。设置前，将主机与天线通过电缆线连接起来，打开主机，进入数据采集状态，将天线贴在掌子面较平整的面上固定不动，然后开始采集参数的设置。
时间窗的大小取决于期望探测的深度和天线能探测的深度，一般可适当取大些，目的是为获取更多的信息，也可采用现场试验，通过观测地质雷达图像来确定。采样速率是单位时间内雷达电磁波扫描的次数，该值过大过小都不利于对地质异常的判断，测试现场一般根据天线移动的速度来确定。增益大小应根据反射信号的强弱来调节，一般可先通过自动功能，由系统自动调节，然后用手动调节功能对个别值进行调节，调节的原则是突出异常反射层，压制干扰。
4.2数据采集
数据采集包括点测和连续测量两种，在测试面不大和掌子面明显凹凸不平的条件下采用点测，点测间距20 cm～40cm，一般情况下都采取连续测量的方法进行测量。连续测量时，雷达天线由两名工作人员抬起，贴在掌子面围岩上，从每条测线的起始位置开始，缓慢移动到测线的末端，移动时雷达天线始终贴在围岩上，从而保证采集数据的质量。在测量掌子面纵向测线时，可将天线两端系上绳子，工作人员站在工作台架上将绳子拉住。测试时，将天线贴在掌子面上，同时下放两端绳子，天线在重力作用下下移，下移过程中，可派一名工作人员在工作台架下用一根棍子将天线往掌子面方向压住，目的是使天线在下移过程中与掌子面始终相贴。每条测线测完后，需将数据保存的文件号与对应的测线号记录下来，以备数据解释用。
图14-2 测线布置示意图
5 数据处理及解释
5.1数据处理步骤
先将采集的数据传输到计算机上，以便资料的处理与解释。地质雷达资料处理的目的是压制干扰、增强有用信号、提高信噪比、突出异常反射。处理前，应回放测试原始数据记录，
一般要求原始数据记录完整、信号清晰。在资料处理过程中，可根据原始资料的波形特征和需要达到的目的选用不同的处理方法。
一般情况下，地质雷达原始数据应做下面几步处理： （1）零点校正，在地质雷达图像中确定掌子面表面的位置。 （2）颜色选取，以获得便于对反射层识别的图像。
（3）输入介电常数或电磁波波速，表14-1是常见介质的相对介电常数与电磁波在介质中的传播速度。
（4）距离规一化，将相同距离的雷达扫描因采集速度不同而造成的扫描不均一处理成均一相等。
（5）水平、垂直滤波，消除表面波和多次波。 （6）增益调整，压制干扰，提高信噪比。 （7）时深转换，将时间剖面转换为深度剖面。
根据需要，有时还需做其它处理，如频谱分析、希尔伯特变换、背景滤波等。
表14-1 常见介质的相对介电常数与电磁波在介质中的传播速度 介 质 水 空 气 花 岗 岩 石 灰 岩 大 理 岩 灰 岩 湿 粘 土 相对介电常数εr 81 1 4 7 6 7 8～12 速度(m/ns) 0.033 0.3 0.15 0.11 0.11 0.11 0.06～0.11 5.2数据解释原则
数据解释包括对断层、破碎带、岩溶、地下水等异常的判断，地质雷达地质预报数据解释应遵循以下原则：
（1）数据解释前要求对测区内的围岩类别、岩体性质有充分认识，解释时要结合区域地质地貌、前期地质勘察资料、野外地质踏勘和隧洞已开挖段地质情况进行综合分析。 （2）在做出结果判断时，应根据现场记录，区分有效异常与干扰异常，排除环境影响和假异常。
（3）对不同地质异常雷达反射波的波形特征、电磁波各种参数的变化规律熟练掌握。 a、断层、破碎带地质雷达图像特征：反射波同相轴错断、高频成分衰减厉害、振幅增大。
b、溶洞地质雷达图像特征：空溶洞会出现强振幅、多次反射，小溶洞还会出现双曲线图像；充填溶洞内部反射波图像与破碎带相似，但界面反射一般较破碎带强。
c、地下水地质雷达图像特征：反射波表现为强反射、相位反相。
6 地质预报质量控制要点
（1）测线位置布置要合理，测线数量要适量。
（2）数据采集前地质雷达参数设置要合理。
（3）采用连续测量方式时，雷达天线移动时要保证与围岩相贴。 （4）选用合理的数据处理方式提高信噪比，突出异常反射。 （5）坚持跟踪地质观测，积累地质资料和预报经验。
（6）数据解释必须结合前期地质勘察资料、野外地质踏勘和隧洞已开挖段地质情况。
7 安全注意事项
（1）所有工作人员进入隧道必须佩戴安全帽。 （2）数据采集前必须将掌子面和拱顶的松动岩石清除。
（3）利用台架测试时，台架上的工作人员必须系安全绳，台架下除有一名工作人员稳定天线外，不得再有其他人员。
（4）仪器必须安放在围岩相对较完整、稳定性相对较好部位的下面。 （5）测试时保证隧道内的通风和照明。
8 工程实例
8.1工程简介
富宁～广南公路高速公路（富广高速公路）是国道主干线（G275）衡阳～南宁～昆明公路滇境中的一段，该路线经广西白色市进入云南省富宁县，经砚山、弥勒、石林等县至昆明，是云南省出省通往广西壮族自治区及沿海港口的运输大动脉，是交通部发展战略规划中“五纵七横”国道主干线公路系统中重点改造路段，也是云南省高等级公路网规划“三纵三横”、“九大通道”的重要组成部分。
富广高速公路老鹰咀隧道是一座双洞四车道分离式隧道，位于广南县境内，全长一千七百多米。隧址区属滇东南中低山区地貌，地势北高南低，最高海拔1756米，最低海拔882米。地形起伏较大，山势较陡，坡面植被较发育。地层主要由泥盆系中泥盆系中统灰岩、泥质灰岩、泥岩和硅质岩，夹泥灰岩、碳质页岩、煤矸岩和第四系坡、残积物。第四系全新统坡、残积物：主要分布于山体表层，主要为混合土，成分以亚粘土与角砾为主，揭露厚度1.35-13.50m，呈稍湿，稍密。灰岩：主要分布于K133+020以西，灰色，微晶致密结构，中厚层－厚层状构造，主要矿物为方解石。泥质灰岩：主要分布于进口段，浅灰色，泥晶结构，薄层状构造，主要矿物成分为方解石，次为泥质矿物。泥岩：主要分布于进口段，褐黄色，泥晶结构，薄层状构造，主要矿物成为泥质矿物。硅质岩：主要分布于进口段与隧道中部、黑灰色、隐晶结构、薄层状构造，主要矿物成为石英，含少量泥质矿物。泥灰岩：深灰色，泥晶结构，薄层状构造，主要矿物成分为方解石，次为泥质矿物。碳质页岩：灰黑色，呈夹层产出，含煤矸石。
隧址区存在一逆断层，属花榜断裂的次一级断裂，右线K132+555－565、左线K132+475－486出露为断层角砾岩，厚度约10米，极密实状，为非全新活动性断裂。由于受多期构造运动的影响，隧址区基岩节理发育～较发育，区内主要发育有二组节理。隧址区进口段及左侧沟谷切割较深，呈“V”字型，常年有流水，流量受雨季控制。 8.2施工情况