四川省南充～大竹～梁平高速公路隧道超前地质预报简报
铜锣山隧道出口左线
（地质雷达第002期）
委托单位：南大梁高速公路E标项目经理部测试单位：中铁西南科学研究院有限公司
二〇一一年九月二十二日
四川省南充～大竹～梁平高速公路
隧道超前地质预报简报
铜锣山隧道出口左线
（地质雷达第2期）
（测试范围：ZK136+920～ZK136+900底板）
参加人员：席锦州、鄢景、帅义、吴丰收、花晓鸣技术负责：席锦州
报告编写：席锦州鄢景
报告复核：吴丰收
委托单位：南大梁高速公路E标项目经理部测试单位：中铁西南科学研究院有限公司
2011年09月22日
目录
1 前言 (1)
2 工程地质概况 (2)
3探地雷达探测原理、测试方法及软硬件系统 (2)
3.1探地雷达原理 (2)
3.2 仪器设备及软件系统 (6)
3.3资料处理 (7)
4 测试面地质描述 (8)
5 测试及分析 (9)
6 结论及建议 (11)
6.1 测试结论 (11)
6.2 施工建议 (11)
四川省南大梁高速公路铜锣山隧道出口左线
超前地质预报简报
[ 地质雷达法第2期 ]
1 前言
2011年9月22日对铜锣山隧道出口左隧道掌子面进行现场地质预报测试工作，本次测试的主要目的是：探测隧道掌子面前方围岩工程地质及水文地质情况，并提出相应的建议措施。
本次探测方法为电磁波反射法，采用美国劳雷公司生产的SIR-20探地雷达系统及配套分析软件。现场利用中心频率为100MHz 屏蔽天线对ZK136+920～ZK136+900布置探地雷达测线进行连续测试，并结合地质调查法对ZK136+920～ZK136+900 下方围岩进行分析。图1为测线布设图。
K 136+920
K 136+917.5
K 136+910
K 136+905
K 136+900
掌子面方向测线①
测线②测线③
测线④测线⑤
图1 测线布设图
本次预报范围：ZK136+920～ZK136+900下方27.5m 。
2 工程地质概况
南充～大竹～梁平（川渝界）高速公路项目位于川东南充和达州市境内，其中铜锣山隧道穿越铜锣山山脉，隧道长5023.5m（平均），隧道进、出口均穿越煤层及煤层采空区，赋存瓦斯等有害气体，且判定为高瓦斯隧道。隧道中部穿越岩溶发育的三叠系嘉陵江组（T1j）和雷口坡组（T2l）地层，岩溶发育。
铜锣山隧道地下水主要为碎屑岩类裂隙孔隙水、碳酸盐岩类裂隙溶洞水；洞身位于水平循环带内，岩溶及岩溶水极其发育；铜锣山隧道正常涌水量为20万方/d，最大涌水量59万方/d；洞身岩溶分布规模不均，施工中遇高水压、涌水（突泥）的风险性极高；
铜锣山隧道距供核心区生活用水的青眼洞岩溶泉和五峰山水库（大气降雨入渗补给）水平最短距离1.7km，二者高差167m，水力坡降9.82％。隧道开挖后，青眼洞岩溶泉及五峰山水库水可能通过F2断裂带进入隧道，甚至被疏干。
3探地雷达探测原理、测试方法及软硬件系统
3.1探地雷达原理
探地雷达（Ground Penetrating Radar简称GPR）是用频率介于106～109Hz的无线电波来确定地下介质分布的一种方法，是指利用宽带的电磁波以脉冲形式来探测地表之下或确定不可视的物体或结构。其工作原理为：电磁波以宽频带脉冲形式通过发射天线发射，经目标体反射或透射，被接受天线所接收，见图2。
图2 探地雷达工作原理及其基本组成
探地雷达是一种高频电磁波方法。电磁波在介质中的传播满足麦克斯韦方程。描述电磁波传播特点时，常用传播常数k 。在导电媒质中k 为复数，即
βαj k +=
式中：
1
2121212μεαωμεβω??????=??????
?????
??=?????? 在电偶极子场强公式中jkr e 可改写成r jar r e e e ββ--?。表明随着距离r 的
增加，电磁波场强因介质损耗而衰减，β为吸收系数（单位dB ／m ）。
j a r e 表明单谐波相位随着距离改变而改变，α为相位系数（单位rad ／m ）。电磁波在介质中的传播参数受上面两个参数控制。
⑴ 电磁波在介质中的传播速度
探地雷达测量的是地下界面的反射波的走时，为了获取地下界面的深度，必须要有介质的电磁波传播速度v ，其值为
1
2
21
2
v
ωμε
α
-
???
==+
????
???
??
绝大多数岩石介质属非磁性、非导电介质，在高频情况下，常常满足ωε
σ
《1，于是可得
c
v=
式中c为真空中电磁波传播速度0.3/
c m ns
=，rε为相对介电常数。上式表明对大多数非导电、非磁性介质来说，其电磁波传播的相速度v主要取决于介质的介电常数。
⑵电磁波在介质中的吸收特性
吸收系数β决定了场强在传播过程中的衰减速率，对以位移电流为主（1
/《
ωε
σ）的介质，β的近似值为:
ε
μ
σ
β
2
=
即β与导电率成正比，与介电常数的平方根成正比。
表l列出了一些常见介质的相对介电常数、导电率、传播速度。
⑶电磁波在两种不同介质交界面上的特性
对于非均匀介质中电磁波的传播情况，首先要研究电磁波在两种不
同的均匀介质分界面上发生的情况。偶极子源的辐射场虽然是一种球面波，但在离开辐射源很远的区域，可以将其看成是平面波。平面电磁波到达两种不同的均匀介质的分界面处会发生反射与折射。入射波、反射波与折射波的传播方向遵循反射定律与折射定律。电磁波在到达界面时，还将发生能量再分配。入射波、反射波和折射波三者之间的能量关系，因入射波电磁场相对界面的方向（极化特性）而不同。下面仅讨论垂直极化波（电场矢量垂直入射面）在界面的反射与折射，这相当干有一平行于界面的水平电偶极子从远处入射到界面的情况，如图3所示。
图3 介质表面电磁波传播示意图
图3中Ei 、Er 与Et 分别表示入射波、反射波和折射波的电场强度幅值；它们的磁场强度幅值分别为Hi 、Hr 和Ht 。根据电磁理论，电磁波在跨越介质交界面时，紧靠界面两侧的电场强度和磁场强度的切向分量分别相等，则得
???=-=+t t r r i i t r i H H H E E E θθθcos cos cos
令i t i r E E T E E R /,/1212==，分别表示波从介质1入射到介质2时界面的反射系数和折射系数。可得
?????-+=-+--=)sin /(cos cos 2sin cos /sin cos 2122212i i i i i i i n T n n R θθθθθθθ
其中n 表示折射率，
1122~/~εμεμ=n 。 下面讨论不同入射角时，反射系数R12与折射系数T12的变化规律。 ①i θ=0，即垂直入射，此时。)1/(2);1/()1(1212n T n n R +=+-=当n ＞l 时， R12＜0，T12＜l ；Er 与Ei 反向， Hr 与Hi 同向。当n<1时，则与上述情况相反。
② sin i θ=n ，t θ=90o 。于是折射波沿界面在介质2中“滑行”，并折向第1介质，而无向下传播的波。这时的入射角称为临界角c θ
⑷ 电磁脉冲波旅行时
v z v x z t 2422≈+= 式中：z-勘查目标体的埋深； x-发射、接收天线的距离（式中因z>x,故X 可忽略）；v-电磁波在介质中的传播速度。
⑸ 地质雷达记录时间和勘查深度的关系
t c vt z r ??==ε2121
式中z — 勘查目标体的深度；t — 雷达记录时间。
电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度和波形将随所通过介质的电性性质及集合形态而变化，由此通过对时域波形的采集、处理和分析，可确定地下界面或目标体的空间位置或结构状态。
地质雷达具有高分辨率、无损性、高效率、抗干扰能力强等特点，在工程质量检测中得到广泛的应用。
3.2 仪器设备及软件系统
本次探测采用的是美国劳雷公司生产的SIR-20地质雷达，采用天线频率为100MHz。
⑴主机
量程：50-2000纳秒；发射脉冲重复：115KHz；扫描速度：56次/秒；采样：512 /s。
增益控制范围：0-80dB；动态范围：128dB。
滤波：用户可选；检测模式：连续；A/D转换: 16位；数据传输：以太网接口。
输入电源：12V充电电池，10.5～13V；电池容量：6.5Ah；消耗电流：0.7A。
尺寸：35×30×5.5 cm；重量：3.0Kg。
⑵天线：40-100-400-1000MHz可变频天线，测试采用100MHz天线
类型：偶极，屏蔽
发射器输出：200V
接收器敏感性：50 mV
探测深度：25米(100M)
尺寸：98×52×4 cm
重量：2-7Kg
⑶软件：采集与分析软件为同一软件包，与本探测仪器系统配套。
3.3资料处理
探测的雷达图形常以脉冲反射波的波形形式记录。由于地下介质相当于一个复杂滤波器，介质对电磁波不同程度的吸收以及介质的不均匀
性，使得脉冲到达接收天线时，波幅减小，波形变得与原始发射波形有较大的差异。另外，不同程度的各种随机噪声和干扰，也影响实测数据。因此，必须对接收信号实施适当的处理，以改善资料的信噪比，为进一步解释提供清晰可变的图像。
图像处理包括消除随机噪声压制干扰，改善背景；进行自动时变增益或控制增益以补偿介质吸收和抑制杂波，进行滤波处理除去高频，突出目的体，降低背景噪声和余振影响。
对数据文件进行了预处理、增益调整、滤波和成图等方法的处理。最终得到各测线的成果图，并据此进行围岩地质情况判释。
4 测试面地质描述
测试面为底板，围岩为砂岩夹泥岩，较潮湿，属于软岩，中风化，局部强风化，遇水易软化、坍塌，节理裂隙发育，岩体较破碎～破碎，结构面结合较差，稳定性差，测试面上有2～3公分泥质物质。
图4 现场测试照片
5 测试及分析
本次探地雷达预报探测范围ZK136+920～ZK136+900，桩号段落，向下探测27.5米。图5至图9为处理后的雷达剖面图。
从图5至图9的探地雷达剖面图可知，在测试面前方27.5米范围内雷达反射波总体较强，相位断续变化，局部相位错乱无章，表面围岩较破碎，地下水相对较发育。
图5 测线1雷达剖面图
图6 测线2雷达剖面图
图7 测线3雷达剖面图
图8 测线4雷达剖面图
图9 测线5雷达剖面图
6 结论及建议
6.1 测试结论
根据掌子面围岩特征及本次测试结果，分析得出如下结论：ZK136+920～+910从测试面向下4.5米至13.7米范围内，主要围岩为砂岩夹泥岩，岩体破碎，呈镶嵌结构，结构面结合较差，围岩稳定性较差，易坍塌。向下13.7米至27.5米段围岩为层状砂岩，层间结合一般。ZK136+910～+900从测试面向下4.4米至27.5米此段为原采空区，且局部回填不密实。
6.2 施工建议
在K136+920～+900范围内的岩土下台阶施工时，为了保障隧道开挖安全施工，建议做到如下几点：
1).短进尺、弱爆破开挖；
2).开挖后及时喷混凝土封闭围岩，
3).建议尽早封闭成环，跟进二次衬砌；
4).对原采空区建议做加固处理措施；
5).监控量测及时跟进，严密监控隧道下沉、收敛等变化情况；
6).及时做好防排水工作，防止地下水软化围岩。
隧道衬砌质量地质雷达无损检测技术 1 前言 工艺概况 铁路隧道衬砌是隐蔽工程，用传统的目测或钻孔对其质量进行检测有较大的局限性；应用物理勘探的方法对隧道衬砌混凝土进行无损检测，可取得快速、安全、可靠的效果。 工艺原理 电磁反射波法（地质雷达）由主机、天线和配套软件等几部分组成。根据电磁波在有耗介质中的传播特性，当发射天线向被测介质发射高频脉冲电磁波时，电磁波遇到不均匀体(接口)时会反射一部分电磁波，其反射系数主要取决于被测介质的介电常数，雷达主机通过对此部分的反射波进行适时接收和处理，达到探测识别目标物体的目的(图1)。 图1 地质雷达基本原理示意图 电磁波在特定介质中的传播速度是不变的 ，因此根据地质雷达记录的电磁波传播时间ΔT ，即可据下式算出异常介质的埋藏深度H ： H V T =??2 (1) 式中，V 是电磁波在介质中的传播速度，其大小由下式表示： V C =ε (2) 式中，C 是电磁波在大气中的传播速度，约为×108m/s ； ε为相对介电常数，不同的介质其介电常数亦不同。 雷达波反射信号的振幅与反射系统成正比，在以位移电流为主的低损耗介质中，反射系数可表示为： 212 1εεεε+-=r (3)
反射信号的强度主要取决于上、下层介质的电性差异，电性差越大，反射信号越强。 雷达波的穿透深度主要取决于地下介质的电性和波的频率。电导率越高，穿透深度越小；频率越高，穿透深度越小。 2 工艺特点 电磁反射波法（地质雷达）能够预测隧道施工中衬砌的各种质量问题，分辨率高，精度高，探测深度一般在～左右。利用高频电磁脉冲波的反射，中心工作频率 400MHz/900 MHz/1500 MHz； 采用宽带短脉冲和高采样率，分辨率较高； 采用可调程序高次迭加和多波处理等信号恢复技术，大大改善了信噪比和图像显示性能。 （1）操作简单，对工作环境要求不高； （2）对衬砌隐蔽工程质量问题性质判断一般精度较高，分辨率可达到2～5cm，检测的深度、结构尺寸以及里程偏差或误差小于10%，缺陷类型识别准确度达95%以上； （3）通过专业的RADAN 分析软件，专业的技术人员可以迅速的完成数据处理等。 3 适用范围 地质雷达有其适用范围和适用条件，目标体与周围介质是否存在足够的电性差异，是探测工作是否有效的前提，这种电性差异就是介电常数；应根据不同的检测对象和检测要求选用不同的天线类型；适用条件，探测的目标体与周围介质有较大的介电常数差异并具有较好的反射条件；上覆层导电性较弱；目标体具有一定的体积，引起的异常有一定的强度；具有一定的探测对比资料。 该技术适用于隧道衬砌质量施工过程控制和竣工验收的无损检测。 4 主要引用标准 《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB 10753-2010） 《铁路隧道工程施工质量验收标准》TBl0417-2003 《铁路隧道衬砌质量无损检测规程施工规范》（TB10223-2004） 《铁路工程物理勘探规程》（TB10013-2004） 《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）
. 示范报告检测项目名称：某某隧道二次衬砌质量检测 委托单位地址： 检测单位名称： 检测类别：委托检测 报告日期：二0一四年七月三十日
某某隧道检测报告 检测人员： 项目负责： 审核人： 批准人： 检测单位： 附加声明： 1. 本检测报告无检测专用章或检测单位公章无效。 2. 复印本检测报告未重新加盖检测专用章或检测单位公章无效。 3. 本检测报告无检测人员、项目负责人、审核人、批准人签字无效。 4. 本检测报告涂改无效。 5. 对本检测报告有异议，应于收到报告之日起15个工作日内，向检测单位提出，逾期不予受理。
目录 1. 前言 (4) 2. 工程概况 (4) 3. 检测内容 (4) 4．检测依据 (4) 5．检测方法 (4) 6．测试仪器 (6) 7．检测结果 (6) 8．结论及建议 (9)
1. 前言 2. 工程概况 3. 检测内容 3.1、二次衬砌厚度； 3.2、二次衬砌背后的空洞及欠密实情况； 3.3、钢拱架间距（抽检）； 3.4、隧道断面。 4．检测依据 4.1、《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）； 4.2、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086-2001）； 4.3、《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》（TB10223－2004）； 4.4、由隧道施工单位提供的隧道设计参数表。 5．检测方法 采用地质雷达法对隧道衬砌缺陷情况进行检测，检测衬砌的空洞、欠密实等缺陷的分布，并同时检测衬砌的厚度。
地质雷达是采用无线电波检测地下介质分布和对不可见目标体或地下界面进行扫描，以确定其内部结构形态或位置的电磁技术。其工作原理为：地质雷达是以高频电磁脉冲波，由发射天线以宽频带短脉冲形式向地下发射电磁波，当遇到有电性差异的界面或目的体时通常产生一定强度的反射波，并被地面接收天线所接收，根据接收到波的旅行时间（双程走时）、幅度频率与波形变化资料，可以推断介质的内部结构以及目标体的深度、形状等特征参数，具有高分辨率、无损性、高效率、抗干扰能力强等特点。地质雷达的工作原理，如图5-1所示；地质雷达的反射测试系统及反射剖面，如图5-2所示。 图5-1 地质雷达工作原理及其基本组成示意图 检测时采用剖面法，即发射天线（T ）和接收天线（R ）以固定间距沿测线同步移动的测量方式。发射天线和接收天线在地面沿测线均匀移动，反射回来的电磁波信息即可把地下电磁差异界面的分布特征及形态反映出来，就能得到其内部介质剖面图像。依据地质雷达图像，通过对时域波形的采集、处理和分析，进行时深换算获得异常界面或目的体的情况。其结果可用地质雷达时间剖面图像表示，其中横坐标记录了天线在地表的位置，纵坐标为反射波双程走时，表示雷达脉冲从发射天线出发经地下界面反射回到接收天线所需的时间，这种记录能准确描述测线下方各反射界面的形态，同时结合施工资料，可确定隧道衬砌厚度以及有无空洞等缺陷。 信号 收发转换开关 发射机 接收机 噪声 主机 发射 接收 目标体
. . . . 隧道衬砌质量地质雷达无损检测技术 1 前言 1.1工艺概况 铁路隧道衬砌是隐蔽工程，用传统的目测或钻孔对其质量进行检测有较大的局限性；应用物理勘探的方法对隧道衬砌混凝土进行无损检测，可取得快速、安全、可靠的效果。 1.2工艺原理 电磁反射波法（地质雷达）由主机、天线和配套软件等几部分组成。根据电磁波在有耗介质中的传播特性，当发射天线向被测介质发射高频脉冲电磁波时，电磁波遇到不均匀体(接口)时会反射一部分电磁波，其反射系数主要取决于被测介质的介电常数，雷达主机通过对此部分的反射波进行适时接收和处理，达到探测识别目标物体的目的(图1)。 图1 地质雷达基本原理示意图 电磁波在特定介质中的传播速度是不变的，因此根据地质雷达记录的电磁波传播时间ΔT，即可据下式算出异常介质的埋藏深度H： H V T =??2(1)
式中，V 是电磁波在介质中的传播速度，其大小由下式表示： V C =ε (2) 式中，C 是电磁波在大气中的传播速度，约为3.0×108m/s ； ε为相对介电常数，不同的介质其介电常数亦不同。 雷达波反射信号的振幅与反射系统成正比，在以位移电流为主的低损耗介质中，反射系数可表示为： 212 1εεεε+-=r (3) 反射信号的强度主要取决于上、下层介质的电性差异，电性差越大，反射信号越强。 雷达波的穿透深度主要取决于地下介质的电性和波的频率。电导率越高，穿透深度越小；频率越高，穿透深度越小。 2 工艺特点 电磁反射波法（地质雷达）能够预测隧道施工中衬砌的各种质量问题，分辨率高，精度高，探测深度一般在0.5m ～2.0m 左右。利用高频电磁脉冲波的反射，中心工作频率400MHz/900 MHz/1500 MHz ； 采用宽带短脉冲和高采样率，分辨率较高； 采用可调程序高次迭加和多波处理等信号恢复技术，大大改善了信噪比和图像显示性能。 （1）操作简单，对工作环境要求不高； （2）对衬砌隐蔽工程质量问题性质判断一般精度较高，分辨率可达到2～5cm ，检测的深度、结构尺寸以及里程偏差或误差小于10%，缺陷类型识别准确度达95%以上； （3）通过专业的RADAN 6.0分析软件，专业的技术人员可以迅速的完成数据处理等。 3 适用范围 地质雷达有其适用范围和适用条件，目标体与周围介质是否存在足够的电性
地质雷达在汶马高速鹧鸪山隧道超前地质预报中的应用 在修建隧道的过程中经常会遇到涌突水，大变形等地质灾害问题。这些问题严重威胁着施工人员的人身安全，也影响着施工进度，因此对隧道进行超前地质预报是非常重要的。本文主要依托汶马高速鹧鸪山隧道，使用地质雷达对鹧鸪山隧道可能发生的涌突水，破碎带等进行预报，以指导隧道现场的安全施工。 标签：超前地质预报地质雷达隧道地质灾害 1前言 随着大量公路和铁路的修建，许多地区在修建过程中较高的桥隧比是在所难免的。例如贵广高铁贵州段桥隧比高达92%。在桥梁和隧道的建设过程中，隧道施工工程中遇到的安全隐患最多，例如涌突水，大变形等；位于宜万铁路上的齐岳山隧道通过15条断层、3条暗河，施工管段均为可溶岩地层，设计最大涌水量74.3万立方米/天。 在隧道施工中遇到的这些灾害可能会严重威胁现场人员的生命安全及施工进度，并且还会损坏施工设备，因此在隧道的施工中及时对隧道展开超前地质预报工作是十分必要的。 根据施工前的勘察资料，新建汶马高速鹧鸪山隧道可能存在大变形、涌突水等病害。因此，本文以汶马高速鹧鸪山隧道为依托，对地质雷达对鹧鸪山隧道的探测结果进行分析。 2地质雷达的工作原理 地质雷达由一体化主机、天线及配套软件等部分组成。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仪器。地质雷达采用的是时间域脉冲雷达，将宽频带的脉冲电磁波发射到地下介质中，通过接受反射信号达到探测地下目标的目的，雷达系统向被探测物发射电磁波脉冲，电磁脉冲穿过介质表面，碰到目标物或不同介质的界面而被反射回来，根据电磁波的双程走时，分析确定探测目标的形态及结构特性。 3地质雷达的探测方法 在探测之前，首先应该根据掌子面的实际地质情况布设测线。在掌子面上布设的测线主要有十字形和井字形布置。掌子面往往会因为隧道的爆破开挖而不平整，因此在用地质雷达探测时，有条件的话，应对掌子面进行平整处理。两横两竖或一横三竖的布线方式是比较常用的测线布设方式。在实际的环境下可以根据现场的情况灵活布置测线，其原则就是尽可能靠近掌子面轴心位置，使测线距离尽可能长、尽可能多地采集数据。
地质雷达(SIR-20)在某公路隧道中的应用 【摘要】简述了地质雷达的工作原理及其探测方法，采用SIR-20型地质雷达为例进行探测，同时结合掌子面的地质描述对巴郎山公路隧道开挖掌子面进行超前预报。通过预测可及时、详细地了解开挖掌子面前方岩层结构情况,为施工单位合理安排施工进度和减少工程隐患提供依据。 【关键词】SIR-20地质雷达；超前地质预报；掌子面 近年随着我国基础设施建设投入不断增大,全国各地的高速铁路、公路和地铁建设进入一个新的时期,而这当中隧道工程数量巨大。隧道施工时,掌子面前方的断层、软弱岩层、溶洞等不良工程地质条件都是很常见的工程地质问题[1]。这些地质因素不仅影响隧道的掘进速度,甚至会造成严重的工程事故。若能准确地在隧道掘进中提前了解掌子面前方岩性结构的变化情况,就可以根据所掌握到的这些地质构造情况,可及时合理地安排掘进进度、修正施工方案、安排防护措施、避免险情发生. 本文以位于四川省小金的巴郎山公路隧道掘进中所进行的超前预报为例，介绍美国GSSI公司SIR-20型地质雷达的原理和应用，并对隧道超前预报中的常见问题及解决办法进行了一些探讨。 1 地质雷达的工作原理 SIR-20地质雷达系统是美国劳雷工业公司生产的，它的系统包括硬件(主机、天线、传输电缆等)和软件(现场数据采集、预处理、后处理等)两大部分。它利用电磁波信号在物体内部传播时电磁波的运动特点进行探测,发射天线将高频电磁波以宽频带短脉冲形式送入掌子面前方,在电磁波向掌子面前方传播的过程中,当遇到存在电性差异的目标体(如空洞、裂隙、岩溶等)时,电磁波便发生反射,由接收天线接收,并由主机记录。在雷达资料中便会出现明显的特征反射,根据接收到的特征反射,由地质雷达图像判断其地质特征。 2 应用实例 2.1 工程概况 巴郎山隧道位于小金、汶川、宝兴三县交界处的巴朗山，是省道S303线的一段，是连接九环线和卧龙大熊猫自然保护区及东方圣山四姑娘山的唯一道路。该隧道的测区位于川西高原东部，四川盆地西部边缘，地势高差悬殊，西高东略低，温差变化大，植被分布受气温控制，垂直分带明显，测区属深切高中山峡谷冰川地貌。隧址区的地层有新生界第四系全新统崩坡积层、坡洪积层、冰碛、冰水堆积层和中生界三迭系地层。 2.2 现场测线布置及测量方法选择
隧道衬砌质量地质雷达无损检测技术 1 前言 1.1工艺概况 铁路隧道衬砌是隐蔽工程，用传统的目测或钻孔对其质量进行检测有较大的局限性；应用物理勘探的方法对隧道衬砌混凝土进行无损检测，可取得快速、安全、可靠的效果。 1.2工艺原理 电磁反射波法（地质雷达）由主机、天线和配套软件等几部分组成。根据电磁波在有耗介质中的传播特性，当发射天线向被测介质发射高频脉冲电磁波时，电磁波遇到不均匀体(接口)时会反射一部分电磁波，其反射系数主要取决于被测介质的介电常数，雷达主机通过对此部分的反射波进行适时接收和处理，达到探测识别目标物体的目的(图 1)。 图1 地质雷达基本原理示意图 电磁波在特定介质中的传播速度是不变的 ，因此根据地质雷达记录的电磁波传播时间ΔT ，即可据下式算出异常介质的埋藏深度H ： H V T =??2 (1) 式中，V 是电磁波在介质中的传播速度，其大小由下式表示： V C =ε (2) 式中，C 是电磁波在大气中的传播速度，约为3.0×108m/s ； ε为相对介电常数，不同的介质其介电常数亦不同。 雷达波反射信号的振幅与反射系统成正比，在以位移电流为主的低损耗介质中，反射系数可表示为： 212 1εεεε+-=r (3) 反射信号的强度主要取决于上、下层介质的电性差异，电性差越大，反射信号越强。 雷达波的穿透深度主要取决于地下介质的电性和波的频率。电导率越高，穿透深度
越小；频率越高，穿透深度越小。 2 工艺特点 电磁反射波法（地质雷达）能够预测隧道施工中衬砌的各种质量问题，分辨率高，精度高，探测深度一般在0.5m～2.0m左右。利用高频电磁脉冲波的反射，中心工作频率400MHz/900 MHz/1500 MHz； 采用宽带短脉冲和高采样率，分辨率较高； 采用可调程序高次迭加和多波处理等信号恢复技术，大大改善了信噪比和图像显示性能。 （1）操作简单，对工作环境要求不高； （2）对衬砌隐蔽工程质量问题性质判断一般精度较高，分辨率可达到2～5cm，检测的深度、结构尺寸以及里程偏差或误差小于10%，缺陷类型识别准确度达95%以上； （3）通过专业的RADAN 6.0分析软件，专业的技术人员可以迅速的完成数据处理等。 3 适用范围 地质雷达有其适用范围和适用条件，目标体与周围介质是否存在足够的电性差异，是探测工作是否有效的前提，这种电性差异就是介电常数；应根据不同的检测对象和检测要求选用不同的天线类型；适用条件，探测的目标体与周围介质有较大的介电常数差异并具有较好的反射条件；上覆层导电性较弱；目标体具有一定的体积，引起的异常有一定的强度；具有一定的探测对比资料。 该技术适用于隧道衬砌质量施工过程控制和竣工验收的无损检测。 4 主要引用标准 《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB 10753-2010） 《铁路隧道工程施工质量验收标准》TBl0417-2003 《铁路隧道衬砌质量无损检测规程施工规范》（TB10223-2004） 《铁路工程物理勘探规程》（TB10013-2004） 《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001） 《云桂铁路石林隧道地质雷达无损检测实施细则》 云桂铁路石林隧道相关设计图纸以及相关施工资料。 5 施工方法 1、检测前的准备工作: 收集隧道工程地质资料、施工图、设计变更资料和施工记录；
美国地质雷达隧道超前预报工作介绍目前我们国家地下隧道建设工作量大，地质条件复杂，有灰岩地区、花岗岩地区、黄土高原、第四季覆盖等等。 隧道开挖中常常遇到岩溶发育、出现大的空洞，充水或者充泥，有时地下暗河发育；也会遇到构造带，或者岩石破碎，同时地下水发育，这给隧道开挖和建设造成很多困难，同时也给隧道运营造成一定的隐患。因此需要采用一定的手段对这些地质构造和地质灾害进行探测和预报，提前采取措施来排除灾害。 工作任务 为了能够探明隧道开挖面(俗称"掌子面")前方的地质构造，通常采用多种方法进行综合分析、探测、预报。常见的方法有：地质分析，地球物理探测(声波法、直流电法、电磁波方法)，钻孔方法，或者超前导洞等等。采用各种地球物理方法进行探测，分别给出探测结果，综合地质构造情况，进行综合解释，给出掌子面前方的地质构造和可能的地质灾害信息。 探测前提条件 隧道开挖中遇到的地下材料或者介质，主要有石灰岩、花岗岩、大理岩、砂岩、第四季覆盖、沙土、黄土，还有地下水、空洞等等。由于这些材料的物理性质有很多种，比如密度、导电率、介电常数、磁导
率等等。 声波超前预报。由于密度不同、声波传播速度不同，可以采用声波法进行探测，出现了地震波超前预报。 直流电法超前预报。根据导电率的差异采用直流电法，预报掌子面前方材料的导电率差异，尤其是含盐份的地下水表现为良导体、而空气为高阻体； 地质雷达预报。根据导电率、介电常数、磁导率的差异，采用地质雷达高频电磁波方法进行探测，获取掌子面前方材料的介电常数差异信息， 瞬变电磁预报。由于岩石、土壤、水、空气的电磁响应不同，采用瞬变电磁方法探测材料的差异。 目前这4种方法在隧道超前预报中都有使用，尤其是地质雷达超前预报方法得到了普遍使用，利用地质雷达方法在隧道掌子面上进行探测，对隧道开挖超前预报，下面介绍这部分内容。 探测仪器 地质雷达方法通常采用高频电磁波发射法工作，频带范围为几兆赫兹到几千兆赫兹，不同的频率探测深度不同，低频电磁波探测深度较大，因而出现了不同中心频率的天线，商业地质雷达通常采用窄脉冲宽频带电磁波信号工作，一般情况下100兆天线在土壤、破碎的岩石、基岩上探测深度范围从几米到十几米甚至30米左右。 目前隧道开挖地质超前预报距离正好是要求在十几米到30米左
第1题 某隧道采用地质雷达检测时，K0+020处实测二次衬砌双程旅行时间为14ns，K0+020处二衬厚度为70cm，则衬砌混凝土介电常数为（）。 A.6 B.7 C.8 D.9 答案:D 您的答案：D 题目分数：3 此题得分：3.0 批注： 第2题 对隧道衬砌质量进行检测时，宜选用的天线为（）。 A.100MHz B.500MHz C.900MHz D.1GHz 答案:B 您的答案：B 题目分数：4 此题得分：4.0 批注： 第3题 地质雷达检测隧道衬砌时天线移动速度宜为（）。 A.1~3km/h B.3~5km/h C.5~8km/h D.5~10km/h 答案:B 您的答案：B 题目分数：4 此题得分：4.0 批注： 第4题 采用地质雷达检测衬砌混凝土状况，对采集数据质量进行检查时，衬砌混凝土厚度的检查点相对误差小于（）为合格。 A.5%
B.10% C.15% D.20% 答案:C 您的答案：C 题目分数：4 此题得分：4.0 批注： 第5题 利用地质雷达对隧道衬砌质量进行检测，当需要分段测量时，相邻测量段接头重复长度不应小于（）。 A.1m B.2m C.5m D.10m 答案:A 您的答案：A 题目分数：4 此题得分：4.0 批注： 第6题 地质雷达法采集数据检查应为总工作量的（）。 A.5% B.10% C.15% D.20% 答案:A 您的答案：A 题目分数：4 此题得分：4.0 批注： 第7题 公路隧道常见病害有（）。 A.衬砌裂缝 B.衬砌渗水 C.混凝土劣化 D.照明亮度不足 E.附属设施损坏
答案:A,B,C,D,E 您的答案：A,B,C,D,E 题目分数：7 此题得分：7.0 批注： 第8题 某公路隧道采用地质雷达进行衬砌检测，下列关于地质雷达检测结果的相关分析，正确的包括（）。 A.空洞：反射信号强，信号同相轴呈绕射弧形，不连续且分散、杂乱 B.不密实：反射信号强，反射界面明显，下部有多次反射信号，两组信号时程差较大； C.钢架：反射信号强，图像呈分散的月牙状； D.钢筋：反射信号强，图像呈连续的小双曲线形； E.密实：反射信号弱，图像均一且反射信号不明显。 答案:C,D,E 您的答案：C,D,E 题目分数：7 此题得分：7.0 批注： 第9题 地质雷达检测衬砌混凝土前应对混凝土电磁波速做现场标定，标定方法包括：（）。 A.在已知厚度部位或材料与隧道相同的其他预制件上测量； B.在洞口或洞内避车洞处使用双天线直达波法测量； C.钻孔实测； D.通过工程经验确定。 答案:A,B,C 您的答案：A,B,C 题目分数：7 此题得分：7.0 批注： 第10题 地质雷达可用下列隧道的检测项目有（）。 A.衬砌厚度 B.拱架数量； C.喷层与围岩接触状况； D.钢筋搭接长度。
隧道地质雷达法检测 1、目的 检测支护（衬砌）厚度、背部回填密实度、内部钢架、钢筋分布情况。 2、应用范围 检测混凝土与围岩接触面的脱空情况，支护（衬砌）厚度、内部钢架、钢筋分布情况；检测仰拱充填虚渣、虚土并圈定其范围；探查围岩地质情况。 3、依据 参照《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》（TB 10223—2004/J 341—2004）。 4、检测步骤 4.1 地质雷达探测系统组成 地质雷达探测系统由地质雷达主机、天线、便携式计算机、数据采集软件、数据分析处理软件等组成。 地质雷达主机技术指标应符合以下要求：系统增益不低于150dB；信噪比不低于60dB；模/数转换不低于16位；信号叠加次数可选择；采样间隔一般不大于0.5ns；实时滤波功能可选择；具有点测与连续测量功能；具有手动或自动位置标记功能；具有现场数据处理功能。 地质雷达天线可采用不同频率的天线组合，技术指标应符合以下要求：具有屏蔽功能；最大探测深度大于2m；垂直分辨率应高于2cm。
隧道风速检测 1、目的 检测隧道风速。 2、适用范围 隧道施工通风和运营通风风速检测。 3、依据 按照《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ 026.1—1999)、《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1—2004) 、《公路隧道施工技术规范》(JTG 60—2009)等相关规定。 4、检测仪器与方法 4.1 检测仪器 常用的风表有杯式和翼式两种，杯式风表用在检测大于10m/s的高风速；翼式风表用在检测0.5~10m/s的中等风速，具有高灵敏度的翼式风表也可以用在检测0.1~0.5m/s的低风速。 检测时，先回零，待叶轮转动稳定后打开开关，则指针随着转动，同时记录时间。经1~2min后，关闭开关。风表可以测一点的风速，也可以测隧道的平均风速。 用风表检测隧道断面的平均风速时，测风员应该使用风表正对风流，在所测隧道断面上按一定的路线均匀移动风表。通常采用的线路如图2所示。
宜张高速公路隧道地质雷达 检测报告 宜张高速公路总监办中心试验室 二○一四年十一月
根据宜张高速公路总监办及合同要求，中心试验室于2014年11月5日～7日对土建2标的丁家坪隧道、灯盏窝隧道、长岭岗隧道砼衬砌质量采用地质雷达仪进行了质量抽检。 一、检测内容 根据隧道结构受力的特点，本次隧道砼衬砌质量检测采用对两侧拱腰及拱顶三条线检测，检测内容为：砼衬砌（二衬）质量、厚度及初衬后缺陷情况。 二、检测仪器设备 本次工作使用仪器设备如下： 雷达：瑞典产RAMAC/GPR地质雷达，选用500MHz屏蔽天线。 采集软件：RAMAC GroundVision V1.4.4版 1、仪器介绍 RAMAC/GPR地质雷达是一种宽带高频电磁波信号探测方法，它是利用电磁波信号在物体内部传播时电磁波的运动特点进行探测的。雷达组成及探测方法如下： 地质雷达系统主要由以下几部分组成（如下图所示）：
雷达系统组成示意图 ①、控制单元：控制单元是整个雷达系统的管理器，计算机（32位处理器）对如何测量给出详细的指令。系统由控制单元控制着发射机和接收机，同时跟踪当前的位置和时间。 ②、发射机：发射机根据控制单元的指令，产生相应频率的电信号并由发射天线将一定频率的电信号转换为电磁波信号向地下发射，其中电磁信号主要能量集中于被研究的介质方向传播。 ③、接收机：接收机把接收天线接收到的电磁波信号转换成电信号并以数字信息方式进行存贮。 ④、电源、光缆、通讯电缆、触发盒、测量轮等辅助元件。 2、雷达检测基本原理 探地雷达（Ground Penetrating Radar，简称GPR）依据电磁波脉冲在地下传播的原理进行工作。发射天线将高频（106~109Hz或更高）
地质雷达在隧道质量检测中的应用（练习题库） 单项选择题（共6 题) 1、某隧道采用地质雷达检测时，K0+020处实测二次衬砌双程旅行时间为14ns，K0+020处二衬厚度为70cm，则衬砌混凝土介电常数为（）。 A,6 B,7 C,8 D,9 正确答案：D 2、采用地质雷达检测衬砌混凝土状况，对采集数据质量进行检查时，衬砌混凝土厚度的检查点相对误差小于（）为合格。 A,5% B,10% C,15% D,20% 正确答案：C
3、利用地质雷达对隧道衬砌质量进行检测，当需要分段测量时，相邻测量段接头重复长度不应小于（）。 A,1m B,2m C,5m D,10m 正确答案：A 4、地质雷达检测隧道衬砌时天线移动速度宜为（）。 A,1~3km/h B,3~5km/h C,5~8km/h D,5~10km/h 正确答案：B 5、地质雷达法采集数据检查应为总工作量的（）。 A,5% B,10%
C,15% D,20% 正确答案：A 6、对隧道衬砌质量进行检测时，宜选用的天线为（）。A,100MHz B,500MHz C,900MHz D,1GHz 正确答案：B 多项选择题（共7 题) 1、喷射混凝土质量检验评定时，实测项目包括（）。A,喷射混凝土强度； B,喷层厚度； C,喷层与围岩接触状况； D,墙面平整度。 正确答案：ABC
2、公路隧道常见病害有（）。 A,衬砌裂缝 B,衬砌渗水 C,混凝土劣化 D,照明亮度不足 E,附属设施损坏 正确答案：ABCDE 3、某公路隧道采用地质雷达进行衬砌检测，下列关于地质雷达检测结果的相关分析，正确的包括（）。 A,空洞：反射信号强，信号同相轴呈绕射弧形，不连续且分散、杂乱 B,不密实：反射信号强，反射界面明显，下部有多次反射信号，两组信号时程差较大； C,钢架：反射信号强，图像呈分散的月牙状； D,钢筋：反射信号强，图像呈连续的小双曲线形； E,密实：反射信号弱，图像均一且反射信号不明显。 正确答案：CDE
监理隧道工程地质雷达检测管理办法 第一章总则 第一条依据国家、铁道部相关规定和云南公司相关文件规定，制定本办法。 第二条监理管辖范围内的施工单位和现场监理组，须按本办法履行各自职责。 第三条工作依据 （一）国家和铁道部现行有关工程建设质量的方针、政策、法规和规定。 （二）国家和铁道部颁布的现行有关技术标准、规范、规程、验收标准等。 （三）经批准的有关本工程的技术标准、技术文件、设计文件、图纸和施工组织设计等。 （四）业主公司颁布的检测试验相关文件。 （五）合同文件。 第四条作为经业主公司授权实施的监理独立检测项目，检测结果可作为现场监理组签认质量验收资料的参考依据。 第二章各单位的主要工作职责 第五条监理单位职责 （一）监理工程部负责管理隧道实体雷达检测工作，根据施工进度和各施工单位每周上报的检测计划，于每周日下午六点前将下一周监理工作计划发至各单位固定邮箱。 （二）监理工程部负责做好雷达检测资料的管理工作，建立检测台帐。 （三）监理工程部负责将检测工作情况编入监理月报上报。 （四）各驻地监理组负责审核施工单位上报的检测计划，督促施工单位做好准备工作，派主管监理人员参加配合检测工作，并建立监理组检测台账。 第六条施工单位职责 （一）安排相关单位（部门）负责配合监理单位工作，及时与监理单位工作对接。 （二）编制检测计划，经现场监理组长审核签字后于每周五下午六点前将下一周检测计划报监理工程部。 （三）准备好配合检测的卡车、台架及相应数量配合人员；施做隧道里程标记。 第三章隧道实体雷达检测要求 第七条地质雷达法隧道无损检测 （一）检测内容 检测隧道衬砌厚度、初期支护内部钢拱架及二次衬砌内钢筋分布、衬砌背后密实和脱空程度等。 （二）检测数量 1．地质雷达法对隧道全长进行检测，对初期支护的检测一般100米检测一次，Ⅳ级围岩不大于90m检测一次，Ⅴ、Ⅵ级围岩不大于70m检测一次，初期支护未经雷达检测，不得进入二衬施工；对二次衬砌的检测在衬砌完成且回填注浆后进行检测。隧道二衬衬砌每施工50米长度进行一次检测。 2．隧道检测一般在拱顶、左右拱腰、左右边墙和仰拱位置共计布置6条纵向测线，横向布线线距8～12m；采用点测时每断面不少于5个点。需确定回填空洞规模和范围时，应加密测线或测点。 （三）检测仪器 1．地质雷达主机技术指标满足如下要求： 系统增益不低于150dB； 信噪比不低于60dB； 模/数转换位数不低于16位；
隧道衬砌质量检测 一、工程概况 北京鑫衡运科贸有限责任公司工程检测部于二○○五年三月十一日至二十一日对某公路隧道的衬砌，进行无破损法检测，目的是检测二衬结构的厚度、衬砌内部及背后缺陷分布情况。因本次检测的具体情况，经业主单位研究协商，确定本次检测在隧道内布设5条雷达纵测线，进行全线检测. 二、工程地质、水文地质概况 隧道东线出口段K79+816~K82+816段3000m、续建段K74+280~K75+180段900米以及西线YK73+835~78+335段4500米隧道穿越地段岩性以含绿色矿物混合花岗岩和混合片麻岩为主，间夹蚀变闪长岩，霏细岩及花岗伟晶岩脉。以上三段隧道共穿越大小断层13条，围岩类别变化频繁，地质结构复杂、通风排烟困难、岩爆频繁是本工程的特点和难点。 三、检测内容及标准 1、检测内容： (1)探地雷达检测二次衬砌厚度和衬砌内部及背后缺陷； (2)初衬内部及背后缺陷； 2、检测标准: (1)铁路隧道工程质量检验评定标准，TB10417－98； (2)铁路混凝土与砌体工程施工及验收规范，TB10210－97； (3)混凝土结构工程质量验收规范，GB50204－2002； 四、测线的位置 测线共五条，纵向布置在隧道衬砌表面，具体见以下示意图。 五、检测仪器设备基本原理 地质雷达与探空雷达相似，利用高频电磁波（主频为数十至数百乃至数千兆赫）以宽频带短脉冲形式，由地面通过天线传入地下，经地下地层或目的物反射后返回地面，被另一天线接收。脉冲波旅行时间为T。当地下介质的波速已知时，可根据测到的准确T值计算反射体的深度。雷达系统的基本部分如下图：
电磁波的传播取决于物体的电性，物体的电性主要有电导率μ和介电常数ε，前者主要影响电磁波的穿透(探测)深度，在电导率适中的情况下，后者决定电磁波在该物体中的传播速度，因此，所谓电性介面也就是电磁波传播的速度介面。不同的地质体(物体)具有不同的电性，因此，在不同电性的地质体的分界面上，都会产生回波。 地质雷达在勘查中的基本参数描述如下： 1. 电磁脉冲波旅行时 v z v x z t 2422≈+= 式中：z —勘查目标体的埋深； x —发射、接收天线的距离（式中因z>x,故X 可忽略）；v —电磁波在介质中的传播速度。 2. 电磁波在介质中的传播速度 r r r c c v εμε≈= 式中 c —电磁波在真空中的传播速度（0.29979m/ns ）;r ε—介质的相对介电常数，r μ—介质的相对磁导率（一般r μ1≈） 3. 电磁波的反射系数 电磁波在介质传播过程中，当遇到相对介电常数明显变化的地质现象时，电磁波将产生反射及透射现象，其反射和透射能量的分配主要与异常变化界面的电磁波反射系数有关： 2122 12 211222 1122)()()()(εεεεμεμεμεμε+-≈+-=r 式中r — 界面电磁波反射系数；1ε—第一层介质的相对介电常数；2ε—第二层介质的相对介电常数。 孤立体 地层
隧道衬砌地质雷达无损检测 技术 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
隧道衬砌质量地质雷达无损检测技术 1 前言 1.1工艺概况 铁路隧道衬砌是隐蔽工程，用传统的目测或钻孔对其质量进行检测有较大的局限性；应用物理勘探的方法对隧道衬砌混凝土进行无损检测，可取得快速、安全、可靠的效果。 1.2工艺原理 电磁反射波法（地质雷达）由主机、天线和配套软件等几部分组成。根据电磁波在有耗介质中的传播特性，当发射天线向被测介质发射高频脉冲电磁波时，电磁波遇到不均匀体(接口)时会反射一部分电磁波，其反射系数主要取决于被测介质的介电常数，雷达主机通过对此部分的反射波进行适时接收和处理，达到探测识别目标物体的目的(图1)。 图1 地质雷达基本原理示意图 电磁波在特定介质中的传播速度是不变的，因此根据地质雷达记录的电磁波传播时间ΔT，即可据下式算出异常介质的埋藏深度H： H V T =??2 (1)
式中，V 是电磁波在介质中的传播速度，其大小由下式表示： V C =ε (2) 式中，C 是电磁波在大气中的传播速度，约为3.0×108m/s ； ε为相对介电常数，不同的介质其介电常数亦不同。 雷达波反射信号的振幅与反射系统成正比，在以位移电流为主的低损耗介质中，反射系数可表示为： 212 1εεεε+-=r (3) 反射信号的强度主要取决于上、下层介质的电性差异，电性差越大，反射信号越强。 雷达波的穿透深度主要取决于地下介质的电性和波的频率。电导率越高，穿透深度越小；频率越高，穿透深度越小。 2 工艺特点 电磁反射波法（地质雷达）能够预测隧道施工中衬砌的各种质量问题，分辨率高，精度高，探测深度一般在0.5m ～2.0m 左右。利用高频电磁脉冲波的反射，中心工作频率400MHz/900 MHz/1500 MHz ； 采用宽带短脉冲和高采样率，分辨率较高； 采用可调程序高次迭加和多波处理等信号恢复技术，大大改善了信噪比和图像显示性能。 （1）操作简单，对工作环境要求不高； （2）对衬砌隐蔽工程质量问题性质判断一般精度较高，分辨率可达到2～5cm ，检测的深度、结构尺寸以及里程偏差或误差小于10%，缺陷类型识别准确度达95%以上；
高速公路隧道地质雷达检测报告 宜张高速公路总监办中心试验室 二○一四年十一月
根据宜张高速公路总监办及合同要求，中心试验室于2014年11月5日～7日对土建2标的丁家坪隧道、灯盏窝隧道、长岭岗隧道砼衬砌质量采用地质雷达仪进行了质量抽检。 一、检测内容 根据隧道结构受力的特点，本次隧道砼衬砌质量检测采用对两侧拱腰及拱顶三条线检测，检测内容为：砼衬砌（二衬）质量、厚度及初衬后缺陷情况。 二、检测仪器设备 本次工作使用仪器设备如下： 雷达：瑞典产RAMAC/GPR地质雷达，选用500MHz屏蔽天线。 采集软件：RAMAC GroundVision V1.4.4版 1、仪器介绍 RAMAC/GPR地质雷达是一种宽带高频电磁波信号探测方法，它是利用电磁波信号在物体内部传播时电磁波的运动特点进行探测的。雷达组成及探测方法如下： 地质雷达系统主要由以下几部分组成（如下图所示）：
雷达系统组成示意图 ①、控制单元：控制单元是整个雷达系统的管理器，计算机（32位处理器）对如何测量给出详细的指令。系统由控制单元控制着发射机和接收机，同时跟踪当前的位置和时间。 ②、发射机：发射机根据控制单元的指令，产生相应频率的电信号并由发射天线将一定频率的电信号转换为电磁波信号向地下发射，其中电磁信号主要能量集中于被研究的介质方向传播。 ③、接收机：接收机把接收天线接收到的电磁波信号转换成电信号并以数字信息方式进行存贮。 ④、电源、光缆、通讯电缆、触发盒、测量轮等辅助元件。 2、雷达检测基本原理 探地雷达（Ground Penetrating Radar，简称GPR）依据电磁波脉冲在地下传播的原理进行工作。发射天线将高频（106~109Hz或更高）
项目八隧道实体地质雷达检测 知识目标： 1.熟悉TerraSIRch SIR-3000地质雷达用户手册； 2.掌握TerraSIRch SIR-3000地质雷达操作规程； 3.掌握TerraSIRch SIR-3000地质雷达仪器调试和参数设置； 4.掌握TerraSIRch SIR-3000地质雷达数据处理方法。 能力目标： 1.能够操作TerraSIRch SIR-3000对隧道厚度进行检测； 2.能够进行TerraSIRch SIR-3000地质雷达仪器调试和参数设置； 3.能够独立完成TerraSIRch SIR-3000地质雷达采集数据的处理。 一、主要仪器设备及工作原理
图2-11 SIR3000主 机 图2-12400兆天线 二、仪器工作原理 检测采用美国生产的便携式地质探测仪（型号：TerraSIRch SIR-3000），以下简称“地质雷达”。该仪器具有携带方便、采集速度快、水平和垂直位置精度高等优点。地质雷达检测原理是利用高频电磁波（主频为数十至数百乃至数千兆赫）以宽频带短脉冲形式，由地面通过天线传入地下，经地下地层或目的物反射后返回地面，被天线接收（对于叠加的不同介质，脉冲原理类似），发射天线和接收天线合成在一起。如图2-13所示。
图2-13 地质雷达工作原理 以上过程在仪器显示界面上形成以横坐标为扫描或者距离(用时间模式测量显示的距离不正确，需要以扫描进行距离归一化)，纵坐标为时间（这里显示的时间是电磁波从发射到接收的总时间）或者距离（以时间和介电常数对应的波速计算得来）的图像。由于不同介质之间，不同属性（湿润程度等）的同种介质的介电常数的差异使得其反射波的相位和振幅的差异形成不同的图像。我们通过反射波的相位，振幅，波的同向轴形态特征，以及波的频谱特性，并结合目标结构中的各种已知结构来分析判断地质结构等，如图2-14所示。
建设单位： 委托单位： 设计单位： 监理单位： 施工单位： 检测单位： 主要检测人： 审核人： 批准人： 检测单位地址： 电话（传真）： 邮政编码：
目录 一、前言 (3) 二、工程地质概况 (3) 三、检测项目及测线布置 (3) 四、检测仪器设备、基本原理和标准 (4) 五、隧道设计资料 (5) 六、检测结果 (5) 七、检测结论 (6) 八、检测的不确定因素 (6)
一、前言 受××××委托，XXXXX有限公司于2012年××月××日对×××隧道进行衬砌质量检测。检测目的是探明混凝土衬砌厚度、衬砌背后密实、脱空程度及衬砌钢筋情况。 本次检测的位置为××××隧道，检测×条测线，起讫里程为××××××××。隧道的衬砌基本参数详见设计图纸。 二、工程地质概况 介绍该结构工程名称，工程部位，结构混凝土强度设计等级，施工日期。地质概况详见地质勘察报告。 三、检测项目及测线布置 1、检测项目 ⑴二次衬砌厚度； ⑵衬砌背后是否存在脱空或不密实； ⑶仰拱厚度； ⑷钢架及钢筋排布； 2、测线布置 根据检测部位的不同布置不同的测线 图1 隧道测线布置图
四、检测仪器设备、基本原理和标准 １、仪器设备 检测仪器设备采用 ×× 生产的×× 地质雷达 。 ２、基本原理 在系统主机的控制下，发射器通过天线向隧道衬砌表面定向发 射超高频电磁波。当电磁波遇到有电性差异（介电常数、电导率、磁导率不同）时发生反射，反射波被天线接收进入接受机，并传到主机，主机对不同深度返回的各个反射波进行放大、滤波、数字迭加等一系列处理，可在显示器上形成反射时间和里程剖面的彩色图谱。在相对介电常数给定的情况下，纵坐标就可以换算为深度。下图即为探测结果彩色剖面示例。介电常数、波速为标定值，其表达式为： ε r t d 2 3.0= ε r ——相对介电常数; t ——双程时间（ns ）; d ——深度（㎝）; 图2 ××型地质雷达检测数据剖面示例 数据处理时，首先根据扫射回波的形态、反射强度及其变化在连续剖面 空洞 钢筋网 天线跳 二次衬砌
地质雷达在隧道施工短期超前地质预报中的应用 隧道网 https://www.doczj.com/doc/fe1355594.html,(2008-4-10) 来源：现代隧道技术 摘要在简述地质雷达基本工作原理和方法的基础上，以地质雷达在正坑隧道施工中的应用为例，通过对地质雷达的测线布置、探测，对探测数据和地质雷达扫描图像的研究、分析，以及同隧道掌子面实际开挖地质情况的对照，说明地质雷达是隧道施工短期超前地质预报的一种安全、有效的方法，其实用性强，对隧道施工具有较好的指导作用。 关键词地质雷达隧道施工超前地质预报应用 深圳市机荷高速公路盐田港支线正坑隧道位于深圳市梧桐山北面，正坑水库南侧。山丘近南北走向，属侵蚀丘陵地形，地面标高12010～18510m，相对高差约65m，山坡自然坡度为25°～35°。隧道区域岩石以全风化、强风化粉砂岩为主，隧道浅埋段岩石风化作用强烈，次生节理发育，岩石破碎，随着覆盖层厚度的增加，岩石完整性变好。由于隧道施工区域地质条件极为复杂，施工时，一方面采用超前地质预报来预测隧道掌子面前方不良地质情况；另一方面因勘察设计与实际地质之间的差异，须要超前地质预报，以防止施工中掌子面坍塌，并为工程处理措施提供依据，从而保障施工顺利进行。 1 地质雷达基本工作原理和方法 1.1地质雷达基本工作原理 地质雷达与对控雷达在原理上十分相似，是基于地下介质的电性差异，向地下发射高频电磁波，并接收地下介质反射的电磁波进行处理、分析、解释的一项工程物探技术，其探测原理如图1 所示。
图1 地质雷达工作原理示意 雷达脉冲波的行程方程为： 射体深度；x 为发射机和接收机间的距离；v 为雷达脉冲波速。 1.2地质雷达基本工作方法 由置于隧道掌子面发射天线送入隧道掘进方向的掌子面高频电磁波脉 波(主频为数十兆至数百兆乃数千兆赫) , 当其在岩体传播过程中遇到不同目标体(岩石破碎带、溶洞、断层裂隙等) 的电性介面时就有部分电磁能量被反射折向掌子面, 被接收天线接收, 并由主机记录, 得到从发射经岩体界面反射回到接收天线的双程走时t。当岩体介质的波速已知时,可根据测到的精确t 值求得目标体的位置和深度。这样, 可对各测点进行快速、连续地探测, 并根据反射波组的波形与强度特征, 经过数据处理得到地质雷 达剖面图像。而通过多条测线的探测, 则可了解隧道掌子面目标体断面分布情况。 2 正坑隧道短期超前地质雷达探测预报 正坑隧道平面布置, 主要根据路线总体走向按上、下分离式隧道设计, 隧道左线长485 m , 右线长460 m ,开挖高1319 m , 宽1613 m。根据勘探设计资料可知:(1) 隧道进出口大部分为类、à 类围岩, 深埋、浅埋各一半, 其中隧道出口左线60 m 范围内为浅埋、偏压, 最小覆盖层厚015 m; (2) 左、右线隧道中部各有à、? 类围岩共220 m , 其中à 类围岩150 m , ? 类围岩70 m。