探地雷达技术在青岛地铁隧道超前地质预报中的应用研究

作     者：孙计同 

作者单位：中国海洋大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郭秀军

授予年度：2012年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：花岗岩地区 探地雷达 超前地质预报 异常特征 工法 

摘      要：隧道开挖过程中，进行地质超前预报工作是保证施工安全、减少施工事故、保证施工进度必不可缺的一项工作。目前用于隧道超前地质预报的物探方法大致分为电法、探地雷达、TSP以及由TSP衍生出来的相关方法。其中探地雷达以其操作简便、分辨率高、施工效率高、图像直观、对施工影响小等优点而被广泛应用。但在狭窄、复杂的隧道掌子面上开展探测，探地雷达方法面临诸多技术问题，比如有效测线的布设原则、现场干扰信号的规避方法、合理采集参数的设置、数据处理过程的去噪技术、剖面异常的正确识别和解译等。解决以上问题对提高探地雷达技术应用效果具有重要的意义。 本文在收集国内外超前地质预报研究进展及探地雷达用于超前地质预报研究成果的基础上，以青岛地铁隧道超前地质预报实际工作为例，对比分析探地雷达预报结果、勘察地质资料及实际开挖情况，结合室内试验及数值模拟结果，研究了探地雷达技术在浅埋地铁隧道超前预报中的关键技术问题。这些问题包括探地雷达的应用条件，现场工作原则，采集参数设置，探地雷达信号构成、特征，干扰信号的甄别以及花岗岩地区典型地质灾害体的GPR反射波剖面特征等。基于研究结果，总结出一套规范化的探地雷达超前地质预报工法。研究取得的主要成果如下： 1．概括总结了探地雷达应用于超前地质预报工作的理论基础。分析总结了超前地质预报中电磁波的传播特征，概括了雷达进行信号采集时各参数选择理论依据，归纳了施工现场常常遇到的干扰源及雷达信号构成、特征及对干扰信号的甄别。 2．分析了探地雷达对花岗岩地区可能存在的地质灾害体探测能力，并对探地雷达在超前地质预报中的适用性进行了分析。 3．从反射波同相轴振幅、波形、频率以及相位规律等方面建立了花岗岩地区发育的断层破碎带、岩脉、节理裂隙、岩性接触带、富水带在探地雷达剖面上的典型异常特征。归纳形成了花岗岩地区探地雷达地质超前预报工法。