超前地质预报

一、概述

受XX公路建设开发有限责任公司委托，我中心使用地质雷达，于2012年10月13日对XX公路XX隧道出口端，采用地质雷达进行了超前地质预报。预报里程：出口端为K4+220—K4+180。

二、施工开挖面工程地质概况

出口端：从K4+220施工开挖面观察，隧道围岩为寒武系下统中厚层状黑色泥岩，局部夹泥质粉砂岩，岩体较为破碎，结构不稳定，潮湿、节理裂隙发育，渗水严重，隧道左侧有软弱结构面，局部有塌落，岩层总体向南倾，倾角约35°，工程地质条件较差。

三、预报测试方法技术

地质雷达是一种电磁探测技术。如果场源的电流随时间变化，就激发变化的电场，变化的电场在其周围激起变化的磁场，变化的磁场又要激起变化的电场，变化的电场和磁场由近及远地传播出去，形成电磁场，以波的形式传播。

电磁波运动中，引起电磁波衰减和传播的两个主要电性是电导率和介电常数。而对于应用高频电磁波的地质雷达来说，其发射电磁波的频率范围、被探测目的体的电导率和介电常数均影响着电磁波的传播。地质雷达利用高频电磁脉冲波的反射原理来实现探测目的，其反射脉冲信号的强度不仅与传播介质的波吸收程度有关，而且也与被穿透介质界面的波反射系数有关。反射系数与界面两边介质的电磁性质和频率有关。两边介质的电磁参数差别越大，反射系数也大，同样反射波的能量亦大。地质雷达利用主频为数十兆赫至千兆赫波段的电磁波，以宽频带短脉冲的形式，由地面通过天线发射器（T）发送至地下，经地下目的体或地层的界面反射后返回地面，为雷达天线接受器（R）接受。地质雷达的天线发射及接受器有单置式和双置式之分，单置式为发射与接受器同置一体，双置式为反射与接受分体。其工作原理如图1

使用的雷达天线为40MHz屏蔽天线，检测时，天线与掌子面密贴，沿测线滑动，由雷达控制单元高速发射雷达脉冲进行快速连续采集。雷达时间剖面上的各测点的位置和隧道里程相联系。为保证点位的准确，在掌子面上每隔一定距离做一标志，当天线对齐某一标志时，由仪器操作员向仪器输入信号。

出口端：检波器布置于K4+220—K4+270。观测系统布置如下图所示：

四、测试结果分析

出口端

在施工开挖面（K4+220）前方40m以内，无反射界面存在，围岩纵波速度：左侧为Vp=1500m/s，右侧为Vp=1800m/s，平均为            Vp平均=1650m/s。根据纵波速度及频率、波幅能量的变化，推断K4+220—K4+180里程段围岩为泥岩夹泥质粉砂岩，围岩完整性和稳定性有逐步转好的趋势。但岩体节理裂隙仍很发育，岩石较破碎，潮湿、裂隙水发育，隧道前进方向左侧存在软弱结构面，放炮或其他强烈震动易引起坍塌或滑落。

五、结论及建议

1、结论

根据洞内地震波测试结果，结合钻探及施工开挖面工程地质情况，预报如下：

出口端：K4+220—K4+180里程段为泥岩夹泥质粉砂岩，岩石破碎，节理裂隙发育，普遍渗水，易坍塌，完整性和稳定性较差，开挖后易出现垮塌。该里程段围岩属Ⅴ类围岩。

2、建议

出口端：该段里程处于构造破坏严重的部位，工程地质条件复杂，围岩结构松散，施工时应采取小药量爆破，掘进速度控制在2m以内，并及时进行初期支护，采用50cm的钢拱架间距，防止拱部和边墙坍塌。

由于隧道位于构造运动的活跃地区，山体和围岩稳定性较差，地应力变化较大，隧道应采取新奥法施工，并在洞内进行监控量测，及时掌握拱顶下沉和边墙收敛的变化情况，以便采取相应措施，防止隧道安全事故的发生。

另外，二次支护（二次衬砌）的参数和施工时间，应根据隧道监控量测结果确定。只有当隧道变形完全收敛、围岩趋于稳定后才能进行二次支护。

XX公路XX隧道出口端超前地质预报波形图

（左侧）

XX公路XX隧道出口端超前地质预报波形图

（右侧）下载本文