【關(guān)鍵詞】sir-20地質(zhì)雷達；超前地質(zhì)預(yù)報；掌子面 

近年隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入不斷增大,全國各地的高速鐵路、公路和地鐵建設(shè)進入一個新的時期,而這當(dāng)中隧道工程數(shù)量巨大。隧道施工時,掌子面前方的斷層、軟弱巖層、溶洞等不良工程地質(zhì)條件都是很常見的工程地質(zhì)問題[1]。這些地質(zhì)因素不僅影響隧道的掘進速度,甚至?xí)�造成�?yán)重的工程事故。若能準(zhǔn)確地在隧道掘進中提前了解掌子面前方巖性結(jié)構(gòu)的變化情況,就可以根據(jù)所掌握到的這些地質(zhì)構(gòu)造情況,可及時合理地安排掘進進度、修正施工方案、安排防護措施、避免險情發(fā)生. 

本文以位于四川省小金的巴郎山公路隧道掘進中所進行的超前預(yù)報為例，介紹美國gssi公司sir-20型地質(zhì)雷達的原理和應(yīng)用，并對隧道超前預(yù)報中的常見問題及解決辦法進行了一些探討。 

1 地質(zhì)雷達的工作原理 

sir-20地質(zhì)雷達系統(tǒng)是美國勞雷工業(yè)公司生產(chǎn)的，它的系統(tǒng)包括硬件(主機、天線、傳輸電纜等)和軟件(現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、后處理等)兩大部分。它利用電磁波信號在物體內(nèi)部傳播時電磁波的運動特點進行探測,發(fā)射天線將高頻電磁波以寬頻帶短脈沖形式送入掌子面前方,在電磁波向掌子面前方傳播的過程中,當(dāng)遇到存在電性差異的目標(biāo)體(如空洞、裂隙、巖溶等)時,電磁波便發(fā)生反射,由接收天線接收,并由主機記錄。在雷達資料中便會出現(xiàn)明顯的特征反射,根據(jù)接收到的特征反射,由地質(zhì)雷達圖像判斷其地質(zhì)特征。 

2 應(yīng)用實例 

2.1 工程概況 

巴郎山隧道位于小金、汶川、寶興三縣交界處的巴朗山，是省道s303線的一段，是連接九環(huán)線和臥龍大熊貓自然保護區(qū)及東方圣山四姑娘山的唯一道路。該隧道的測區(qū)位于川西高原東部，四川盆地西部邊緣，地勢高差懸殊，西高東略低，溫差變化大，植被分布受氣溫控制，垂直分帶明顯，測區(qū)屬深切高中山峽谷冰川地貌。隧址區(qū)的地層有新生界第四系全新統(tǒng)崩坡積層、坡洪積層、冰磧、冰水堆積層和中生界三迭系地層。 

2.2 現(xiàn)場測線布置及測量方法選擇 

測區(qū)分為導(dǎo)洞里程樁號為dk107+030~dk106�，F(xiàn)場勘查后，考慮到該隧道掌子面不平整的情況,運用地質(zhì)雷達點測測量方式可以減少測量過程的誤差,提高預(yù)測的精度。因此根據(jù)掌子面大小、施工方法及掌子面平整程度，測量方式選geo，使用中心頻率為40mhz的天線，其探測深度在30m左右，在掌子面上布置一條水平測線。儀器天線要求緊貼洞壁和掌子面，測點3-4個。在探測時做測線素描圖,同時記錄好每條測線的方向和對應(yīng)的文件編號。 

2.3 測區(qū)圖像分析 

根據(jù)在巴朗山隧道預(yù)報情況，對側(cè)線1—導(dǎo)洞里程樁號的pk107+030~pk106雷達圖像作處理與解釋說明。對采集圖像處理分析后得到雷達云圖和波形圖（如下圖）。 

導(dǎo)洞dk107+030~dk106里程的預(yù)報結(jié)果為： 

dk107+030前方30米范圍內(nèi)電磁波反射明顯，同相軸連續(xù)，局部反射振幅較小，根據(jù)雷達波形分析前方30m范圍內(nèi)破碎帶，前方圍巖為中強風(fēng)化砂質(zhì)板巖，掌子面dk107+030前方9-12米處巖體節(jié)理裂隙發(fā)育明顯，存在一定量的裂隙水，掌子面dk107+030前方18米左右處巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，局部圍巖成碎塊狀結(jié)構(gòu)，巖體完整性較好。依據(jù)《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》推斷掌子面dk107+030前方30米范圍圍巖級別為ⅳ級。 

3 結(jié)語 

為了提高對地質(zhì)雷達波形圖的解釋和識別的準(zhǔn)確性和精度,需要對不良地質(zhì)條件下各種介質(zhì)雷達波形圖的典型特征進行反復(fù)地研究和積累大量的圖像資料,以實現(xiàn)能與現(xiàn)行隧道圍巖級別劃分標(biāo)準(zhǔn)相對應(yīng),提高量化處理的水平。應(yīng)用地質(zhì)雷達檢測隧道掌子面前方巖石結(jié)構(gòu)，能有效分析隧道掘進中會遇到的比如斷層、含水裂隙、軟弱夾層等情況，其監(jiān)測檢測結(jié)果基本符合實際狀況，同時為地質(zhì)雷達在公路隧道監(jiān)測檢測方面的應(yīng)用積累了一些寶貴的經(jīng)驗。 

參考文獻： 

[1]王明德.地質(zhì)雷達在管線探測中的應(yīng)用[j].工程地球物理學(xué)報, 2009, (6): 65-68. 

[2]吳棟等.地質(zhì)雷達在震后滑坡路面分析中的應(yīng)用[j]西南科技大學(xué)期刊；2010