（一） 地質(zhì)雷達(dá)超前預(yù)報(bào)的基本原理
地質(zhì)雷達(dá)(Ground Penetrating Radar，簡(jiǎn)稱GPR)是近年來(lái)應(yīng)用于淺層地質(zhì)構(gòu)造、巖性檢測(cè)的一項(xiàng)新技術(shù)，其特點(diǎn)是快速、無(wú)損、連續(xù)檢測(cè)，并以實(shí)時(shí)成象方式顯示地下結(jié)構(gòu)剖面，
使探測(cè)結(jié)果一目了然，分析、判讀直觀方便。因探測(cè)精度高、樣點(diǎn)密、工作效率高而倍受關(guān)注。隨著該項(xiàng)技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。
隧道地質(zhì)雷達(dá)超前預(yù)報(bào)方法是一種用于確定隧道掌子面前方介質(zhì)分布變化的廣譜電磁波技術(shù)。如圖1所示，利用一個(gè)天線向掌子面前方發(fā)射無(wú)載波電磁脈沖，另一個(gè)天線接收由巖體中不同介質(zhì)界面反射的回波，利用電磁波在巖體介質(zhì)中傳播時(shí)，其路徑、電磁場(chǎng)強(qiáng)度與波形將隨所通過(guò)介質(zhì)的電性質(zhì)(如介電常數(shù)Er) 及幾何形態(tài)的變化差異，根據(jù)接收到的回波旅行時(shí)間、幅度和波形等信息，來(lái)探測(cè)掌子面前方介質(zhì)的地層結(jié)構(gòu)與異常地質(zhì)體。
理論研究與實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)證明，電磁波在物體或介質(zhì)中的傳播速度v、走時(shí)t、與介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)Er有如下關(guān)系：
