地质雷达类论文范文文献,与地质雷达在隧道超前地质预报中的应用相关毕业论文范文

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【摘 要】在隧道施工中,由于勘察设计的局限性和围岩地质条件的复杂性,因此难以对复杂的地质情况做出准确的微观把握,往往造成地勘资料与实际情况不符,进而引发隧道内塌方、涌水、涌泥等地质灾害.为确保隧道施工安全,使用地质雷达对隧道掌子面前方地质情况进行及时准确的预报,并以此为依据进行设计,提前采取预防措施.

【关 键 词】地质雷达；隧道；超前地质预报；掌子面

中图分类号：U23文献标识码：A文章编号：1006-0278（2014）07-158-Ol

一、引言

地质雷达（GroundPeratingRadar,简称GPR）是利用无线电波检测地下介质分布和对不可见目标或地下界面进行扫描,以确定其内部形态和位置的电磁技术.其特点是快速便捷、分辨率高、无损伤、探测和处理数据速度快、不影响施工,对不良地质条件有较好的探测结果.

二、基本原理及测线布置

探地雷达依据电磁波脉冲在地下传播的原理进行工作.发射天线将高频（100～800MHz或更高）的电磁波以宽带短脉冲形式送入地下,被地下介质（或埋藏物）反射,然后由接收天线接收.

根据电磁波理论,当雷达脉冲在地下传播过程中,遇到不同电性介质交界面时,由于上下介质的电磁特性不同而产生折射和反射.

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和信号强弱就可以推测地下介质的分布及变化情况.

探测时在隧道工作面布置2条呈“十”字形测线进行探测,采用100MHz屏蔽低频天线进行,从而预报隧道工作面前面一定距离范围内围岩的变化情况.可根据掌现场实际工作需要,调整或增加布设测线.

三、数据处理及图像判释

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.因此,必须对接收信号实施适当的处理.图像处理包括消除随机噪声压制干扰,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,突出目标体,降低背景噪声和余振影响.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.

四、工程实例

高丽隧道出露为灰岩,区内岩溶较发育.在对掌子面进行探测时,地质雷达的天线需紧贴掌子面,从左向右以10cm为平距移动,电脑进行采集数据,然后采集的数据经过处理.

根据掌子面与周边地质情况以及地质雷达探测结果综合分析：掌子面雷达图像显示前方0～8m内反射波波幅较小,衰减较快,表现为溶腔泥质充填较重,结合掌子面地质素描,初步推断区段内岩体破碎,完整性差,掌子面前方多处发育顺层垂直岩溶管道发育的小型溶腔,局部泥质充填较重；9～24m内信号频率反射较强,振幅较强,同相轴不连续,局部信号存在震荡,表现为掌子面前方岩体节理裂隙及溶蚀裂隙发育,岩体破碎,中部及左侧反射波振幅较小,衰减较快,为泥质充填；拱顶围岩自稳能力差,局部地下水发育.结合掌子面围岩地质素描及地质调查情况,得出如下预报结论：掌子面前方30m围岩岩性无明显变化,掌子面前方岩体破碎,节理裂隙发育,溶蚀裂隙发育,受岩层产状及地形条件影响,该区段前方有沿轴向顺层及沿走向顺层小型溶腔发育,泥质充填,该区段隧道埋深较浅,开挖不当极易造成掌子面

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五、结论

在实施探测的同时,可对采集到的雷达波形进行粗略判断,如发现异常状况,应反复探测并采用不同的探测方式,从而确保探测的准确性.采用100MHz天线可对掌子面前方30m范围内的地质状况做出较好的判断,不同的不良地质状况,可能有相似的雷达图像,因此,结合掌子面地质观察,可以提高判断的准确性.

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