地质雷达超前预报技术在隧道中的应用

资料等级:地质雷达超前预报技术在隧道中的应用
发布时间:2018-1-30
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1.概述
地质雷达因具有扫描速度快、操作简便、重量轻、分辨率高、屏蔽效果好、图像直观等优点而在隧道超前地质预报中得到广泛的应用。别岩槽隧道位于重庆市万州区新田镇,隧道全长3721m,地质结构极其复杂,洞内分布溶洞和断层,涌水量400m3/h,给施工带来困难。2004年宜万铁路指挥部在集团公司范围内首次引进地质超前预报技术用于别岩槽隧道,经过一年多的使用,取得了较好的效果,也摸索出了一套现场探测和图像分析判定的有效方法,为施工生产的顺利进行奠定了基础。
2.地质雷达超前预报工作原理
地质雷达是利用超高频窄脉冲电磁波探测介质分布的一种地球物理勘探方法,其工作原理是发射天线向隧道周围发射电磁波信号(106~109Hz),在电磁波向掌子面前方传播的过程中,当遇到电性差异的目标体(如空洞、裂隙、岩溶等)时,电磁波便发生反射,由接收天线接收反射波。在对地质雷达数据进行处理和分析的基础上,根据雷达波形、电磁场强度、振幅和双程走时等参数便可推断掌子面前方的地质构造。
目标体到掌子面的距离d=vΔt/2 其中:Δt为电磁波的双程走时,ns; V为电磁波的传播速度,cm/ns。介质中电磁波的传播速度v=c0 /ε1/2。其中 C0为电磁波在空气中的传播速度,30cm/ns;ε为介质相对介电常数,空气为1,水为81,石灰岩为6~7,花岗岩为4~9。
实际上,电磁波在介质界面产生反射就是因为两侧介质的介电常数不同,差异越大反射信号越强烈,反之反射信号越差。

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