隧道超前地質預報的重要意義與地質雷達法應用分析

重要意義
目前我國仍處在經濟的快速發(fā)展過程中，對于交通和其他基礎設施的建設需求很大，尤其是在中西部山區(qū)，在建和擬建隧道數(shù)量眾多。很多隧道不僅很長，埋深也很大，在修建和運營過程中巖爆、塌方、斷層等地質災害時有發(fā)生，嚴重威脅著施工安全和人員安全，所以進行超前地質預報是必不可少的環(huán)節(jié)。
 
隧道超前地質預報是指利用鉆探和現(xiàn)代物探等，探測隧道、隧洞、地下廠房等地下工程的巖土體開挖面前方的地質情況，力圖在施工前掌握前方的巖土體結構、性質、狀態(tài)，以及地下水、瓦斯等的賦存情況、地應力情況等地質信息的一種手段。
 
通過超前地質預報工作，可以更多的掌握和反饋掌子面前方一定范圍內圍巖的地質條件，為進一步的施工提供指導，可以為各類突發(fā)地質災害發(fā)生提供預警。做好隧道超前地質預報工作，預測前方不良地質以及隱伏的重大地質問題，以便采取積極措施，降低地質災害發(fā)生幾率，避免施工及運營過程中發(fā)生涌水、瓦斯突出、巖爆、大變形等地質災害。
 
總之，隧道超前地質預報可以為調整和優(yōu)化隧道設計參數(shù)、優(yōu)化隧道施工組織、制定施工安全應急預案提供依據(jù)，實現(xiàn)隧道工程安全、質量、工期、環(huán)境和投資控制目標，將直接或間接地創(chuàng)造巨大的經濟效益和社會效益。
 
地質雷達法
地質雷達法是目前最主要的物理勘測方法，其實質是利用不同介質界面的電磁特性差異而反射產生的電磁波探查各種介質從而進行地質預報，并通過數(shù)據(jù)反演，找出不良的地質體。
 
其主要工作方法是首先通過地質雷達自身攜帶的寬帶天線向需要探測的目的介質發(fā)射高頻寬帶短脈沖電磁波，此電磁波經過不同介質層位或目的體反射后返回為接收天線所接收。
 
由于電磁波在介質中傳播時，其路徑、電磁場強度與波形將隨所通過介質的電性質及幾何形態(tài)的變化而變化，因此可以根據(jù)電磁波的物理特性如時間、振幅、波形等，確定不良地質體的規(guī)模、性質等參數(shù)。當掌子面前方為完整巖體時，電磁波的波形較均勻、完整，當出現(xiàn)不良地質體時，大多出現(xiàn)能量團分布不均勻，波形雜亂等特點。
 

 
此方法一般用來探測掌子面前方10——30m隧道周圍的地質狀況。其優(yōu)點是耗時短、現(xiàn)場操作簡便，分辨率高，能反映圍巖內部特征，尤其對含水帶、破碎帶有較好的識別效果。
 
工程應用
1.工程概況
某在建隧道全長超1800米，進出口與村道相通，測區(qū)屬溶蝕峰叢洼地、槽谷地貌，洞身地段多為峰叢、洼地，地形起伏較大，局部為陡崖。測區(qū)內沉降建造復雜多變，褶皺斷裂非常發(fā)育，水的賦存方式主要為地表水、孔隙水、基巖裂隙水及巖溶水。
 
2.現(xiàn)場測線布置
現(xiàn)場測線要充分考慮技術條件與現(xiàn)場實際，確保布置方式能夠滿足檢測需求。根據(jù)現(xiàn)場掌子面的具體情況和隧道地質復雜程度，方案布設2條測線，具體測線布置圖如下：
 

 
3.探測結果
通過現(xiàn)場檢測獲得的電磁波形圖可知，掌子面前方2～25m范圍內圍巖整體上節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖石較破碎，極可能存在軟弱夾層，波形圖反映情況來看，可能存在碎裂帶，局部可能存在溶洞。掌子面前方25～30m范圍內圍巖整體上破碎，巖石節(jié)理、裂隙發(fā)育，可能存在破碎帶、軟弱夾層，局部可能存在溶洞。
 


綜合運用
隧道超前地質預報應以地質分析為基礎，運用地質調查與物探相結合、長短探測相結合、洞內與洞外相結合、物探與鉆探相結合、超前導洞與主洞探測相結合、地質構造探測與水文探測相結合的綜合預報方法，并相互驗證。