TGP206和SIR—3000地质雷达在乌鞘岭隧道超前地质预报中的对比应用

杨欣 邹函霏 王浩林

摘要：结合乌鞘岭隧道工程介绍TDP206和SIR-3000地质雷达在隧道工程中的对比应用：1.使用TDP206隧道地质预报系统，采用高频地震反射波法对隧道掌子面前方的岩体的岩性变化的界面，构造破碎带，岩溶和岩溶发育带等地质条件进行长距离的判断和预报。2.使用SIR-3000地质雷达，采用中心频率为100MHz天线对隧道掌子面前方工程地质与水文地质条件进行短距离的预报。3.两者的长短结合综合对比应用为提前选择施工方法，优化支护，采取特殊措施提供依据，指导工程施工的顺利进行。

关键词：TDP206 地质雷达 超前预报

1.概述

我国的隧道隧道随着交通建设的高速发展而不断增加，它以自身具有缩短里程和行车时间，改善线性，提高运营效益等方面的优势，已经成为公路，铁路等大型项目中的重要工程。隧道超前预报的主要目的：⑴进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件，指导工程施工的顺利进行（2）对断层破碎带、软弱带、围岩的赋水情况、岩溶的发育情况等不良地质条件进行探测，降低地质灾害发生的几率和危害程度[1][2]。

2.TGP206和SIR-3000地质雷达的探测原理[3]

TGP206隧道地质预报系统的预报原理是采用高频地震反射波法，即以线阵激发的弹性波，在遇到岩体弹性波阻抗界面，反射波通过预先埋置在隧道围岩中的检波器接收。通过处理软件系统，对反射波到达时间，传播过程的衰减，相位以及波形的变化等进行分析，进而对掌子面的前方岩体地质条件作出判断和预报。

SIR-3000地质雷达的探测原理是根据土质，岩层及其他物质电导率（电导率的倒数）及介电常数的不同，以及相邻的两种物质的电性，物性差异作为测试条件，形成反射界面而探测地下的目的体。

3.TGP206和SIR-3000地质雷达在乌鞘岭隧道超前地质预报中的应用[4]-[6]

3.1乌鞘岭群高岭隧道概况

乌鞘岭隧道位于祁连山高寒亚干旱区，连年干旱风沙多，冰冻期为11月至次年3月。乌鞘岭隧道仅在隧道进出段处有松散的岩土，剩余全段基本处于基岩中。该隧道穿越两大区域性断层，破碎带较宽，经分析该两大断层破碎带宽度分别为300m与238米，均为逆断层，且与隧道轴线近乎直交，断层倾向与隧道前进方向基本一致。且隧道所处区域地下水分布复杂，地下水类型为第四系松散孔隙水或基岩裂隙水，其中中等富水区约占隧道全长的70%左右，对隧道围岩稳定性影响较大。

3.2.测试结果分析

首先采用TGP206预报系统采集数据，通过TGPW N软件进行处理，获得P波，SH波，SV波的时间刨面等成果。以乌鞘岭隧道右线进口YK2387+092～YK2387+242段进行了长距离地质超前预测工作，为了确保安全采用地质雷达进一步的探测，以提高预报的准确率。如图1

图1

从预报成果可以看出YK2387+092～YK2387+111，YK2387+145～YK2387+210，YK2387+220～YK2387+242波反射强度一般，无异常反射特征，推断上述里程段围岩特征与目前掌子面基本相似。而YK2387+111～YK2387+145，负反射比较明显，反射振幅大，結合掌子面的地址情况，推测上述里程段节理、裂隙发育，块碎～碎裂状结构，潮湿，整体稳定性较差。

地质雷达探测结果，隧道施工到YK2387+108里程时， 进一步探测，进过雷达软件处理.如图2.

图2 YK2387+108～YK2387+140

从雷达剖面图可以看出YK2387+108～YK2387+140，电磁波反射较强，说明该段围岩特征发生变化，有裂隙发育岩体破碎反射的特征，与TDP206探测结果基本吻合，故确定为断层破碎带。后经开挖验证此段里程岩体破碎，节理裂隙发育，块碎～碎裂状结构，潮湿，整体稳定性较差。

4.结语：

1）TDP206隧道预报系统有探测深度长和广度大等优点，地质雷达具有分辨率高，便于携带，预报可靠度较高，两者相结合的综合应用，能够准确的预报隧道掌子面前方的地质情况，降低地质灾害发生的几率和危害程度.

2）隧道超前预报进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件，对掌子面前方围岩的完整性进行探测，对断层破碎带、软弱带、围岩的赋水情况、岩溶的发育情况等不良地质条件进行探测为工程施工的顺利进行提供了有力的依据。

参考文献：

[1]叶英.隧道施工超前地质预报[M].人民交通出版，2011.

[2]蒋爵光.隧道工程地质[M].北京： 中国铁道出版社，1991-02.

[3]刘奕辉.TGP206 超前地质预报系统在大王顶隧道中的成功应用[J].公路交通技术，2011.

[4]吴俊，毛海和，应松，等.地质雷达在公路隧道短期地质超前预报中的应用[J]. 岩土力学，2003.

[5]刘志刚，刘秀峰.TSP（隧道地震勘探）在隧道隧洞超前预报中的应用与发展[N].岩石力学与工程学报，2003，22（8）.

[6]何发亮，李苍松.隧道施工期地质超前预报技术的发展[J].现代隧道技术，2001.