【摘 要】地質(zhì)雷達是一種廣泛運用于地質(zhì)探測的高頻電磁脈沖波技術，因為巖溶隧道具有地質(zhì)和水文條件，在施工過程中極容易發(fā)生突水、突泥等地質(zhì)災害，會對施工人員和設備造成嚴重的后果和無法估量的損失，所以進行及時的超前地質(zhì)預報顯得尤為重要。

一、引言

在巖溶隧道施工時，由于受工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件復雜多變性和目前勘查技術水平的影響，若不能預先了解隧道掌子面前方的不良地質(zhì)情況（斷層、破碎帶、溶洞、暗河、軟弱地層等）， 貿(mào)然施工極有可能帶來無法預估的后果[1][2]。因此，在隧道開挖過程中，進行超前地質(zhì)預報就顯得尤為重要。

采用科學先進的隧道超前地質(zhì)預報的手段有很多種，其中地質(zhì)雷達以其分辨率高、快速經(jīng)濟，靈活方便，圖像易識別和結(jié)果處理速度快的優(yōu)點，以及減少隧道施工的盲目性，近年來在國內(nèi)隧道施工中使用的較為廣泛。

二、基本理論

（一）地質(zhì)雷達工作原理

地質(zhì)雷達是用頻率介于106-109Hz的無線電波來確定地下介質(zhì)分布的一種方法[3]。其工作原理如圖一所示，高頻電磁波以寬頻帶、短脈沖形式，通過發(fā)射天線送入地下，經(jīng)過有電性差異的地下巖層或或目標體反射后返回地面，被接收天線所接收。該法稱為電磁波反射定位探測法，因此遵循幾何光學原理[4]。高頻電磁波在介質(zhì)中傳播的時候，其波形、電磁場強度與路徑將隨所穿過的介質(zhì)的電性特征和幾何形態(tài)而變化。因此了解地層的基本信息特征，可以根據(jù)電磁波反射信號的振幅、時頻、相位等特征進行分析?？纱笾麓_定地下界面或存在異常的空間位置及結(jié)構（見下圖）。

（二）電池波的傳播特征

地質(zhì)雷達在探測過程中，雷達電池波可近似的認為它為均勻平面電池波。在其傳播過程中，它的電池分量瞬時波動方程為[5]：

（三）地質(zhì)雷達的探測方法

影響地質(zhì)雷達的探測深度、分辨率以及精度的主要因素包括兩方面。一是探測對象所處環(huán)境的電導率、介電常數(shù)等因素。二是主要與探測時所采用的頻率大小、采樣速度等有關。在實際應用中，采用恰當?shù)姆椒夹g，是探測成功與否的關鍵因素。

因掌子面和隧道圍巖條件的不同，所以，井字形、十字形和一字形等是常用的布置形式，如情況特殊可密雷達測線條數(shù)和重復掃描來提高探測結(jié)果的精確性[6]。測量方式分為點測和連續(xù)測量。點測方式是通過電腦鍵盤發(fā)送信號觸發(fā)指令給雷達主機，每按一次采集鍵便可采集一道數(shù)據(jù)，此后逐點移動天線，直至所有測線完成。連續(xù)測量方式是只需拖動天線，系統(tǒng)將依據(jù)掃描速度的設定自動采集數(shù)據(jù)，此種方法較簡單，不用進行人工干預。

地質(zhì)雷達是具有操作簡單、經(jīng)濟、快速等優(yōu)勢，對地質(zhì)災害的反應較為明顯，這主要體現(xiàn)在掌子面前方富水、溶洞、夾泥溶槽等。但是需要提出的是雷達，圖像的解釋具有多解性，電磁波的干擾因素也往往較多，因此，在實際應用過程中要注意以下幾點：

1.隧道所在地區(qū)的區(qū)域地質(zhì)構造需要仔細研究，分析出該地區(qū)不良地質(zhì)體的類型、特點等。此外，現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集也很重要，對用物探設備進行超前地質(zhì)預報有著指導意義。綜合以上兩點，可以等到精度較高的預報結(jié)果。

2.雷達圖像具有多解性，在數(shù)據(jù)處理后期的解釋應與測區(qū)實際的地質(zhì)情況相結(jié)合，我們常常會遇到各種不同類型的干擾，不同類的的干擾在雷達軟件解譯出來的波形中也有不同的表現(xiàn)形式，因此，要想達到準確預報的目的，需注意排除圖像中的干擾因素。

參考文獻：

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[2]呂喬森，羅學東，任浩.綜合超前地質(zhì)預報技術在穿河隧道中的應用[J].隧道建設，2009，29（2）：189-193

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[6]杜明玉，呂喬森.地質(zhì)雷達在巖溶隧道短期超前地質(zhì)預報中的應用[J].中國西部科技，2010，9（4）：46-47