【摘要】在隧道施工中，由于勘察設計的局限性和圍巖地質條件的復雜性，因此難以對復雜的地質情況做出準確的微觀把握，往往造成地勘資料與實際情況不符，進而引發隧道內塌方、涌水、涌泥等地質災害。為確保隧道施工安全，使用地質雷達對隧道掌子面前方地質情況進行及時準確的預報，并以此為依據進行設計，提前采取預防措施。

【關鍵詞】地質雷達；隧道；超前地質預報；掌子面
中圖分類號：U23 文獻標識碼：A 文章編號：1006-0278（2014）07-158-Ol
一、引言
地質雷達（Ground Penetrating Radar，簡稱GPR）是利用無線電波檢測地下介質分布和對不可見目標或地下界面進行掃描，以確定其內部形態和位置的電磁技術。其特點是快速便捷、分辨率高、無損傷、探測和處理數據速度快、不影響施工，對不良地質條件有較好的探測結果。
二、基本原理及測線布置
探地雷達依據電磁波脈沖在地下傳播的原理進行工作。發射天線將高頻（100～800MHz或更高）的電磁波以寬帶短脈沖形式送入地下，被地下介質（或埋藏物）反射，然后由接收天線接收。
根據電磁波理論，當雷達脈沖在地下傳播過程中，遇到不同電性介質交界面時，由于上下介質的電磁特性不同而產生折射和反射。
電磁波的傳播取決于物體的電性，物體的電性中有電導率μ和介電常數ε，前者主要影響電磁波的穿透深度，后者決定電磁波在該物體中的傳播速度，因此，所謂電性介面也就是電磁波傳播的速度介面。不同的地質體具有不同的電性，因此，在不同電性的地質體的分界面上，都會形成電性介面，雷達信號傳播到電性介面時產生反射信號返回地面，通過接收反射信號到達地面的時間和信號強弱就可以推測地下介質的分布及變化情況。
探測時在隧道工作面布置2條呈“十”字形測線進行探測，采用100MHz屏蔽低頻天線進行，從而預報隧道工作面前面一定距離范圍內圍巖的變化情況?？筛鶕片F場實際工作需要，調整或增加布設測線。
三、數據處理及圖像判釋
探測的雷達圖形常以脈沖反射波的波形形式記錄。由于地下介質相當于一個復雜濾波器，介質對波不同程度的吸收以及介質的不均勻性，使得脈沖到達接收天線時，波幅減小，波形變得與原始發射波形有較大的差異。因此，必須對接收信號實施適當的處理。圖像處理包括消除隨機噪聲壓制干擾，進行自動時變增益或控制增益以補償介質吸收和抑制雜波，進行濾波處理除去高頻，突出目標體，降低背景噪聲和余振影響。最終得到各測線的成果圖，并據此進行探測對象的地質判釋。
四、工程實例
高麗隧道出露為灰巖，區內巖溶較發育。在對掌子面進行探測時，地質雷達的天線需緊貼掌子面，從左向右以10cm為平距移動，電腦進行采集數據，然后采集的數據經過處理。
根據掌子面與周邊地質情況以及地質雷達探測結果綜合分析：掌子面雷達圖像顯示前方0～8m內反射波波幅較小，衰減較快，表現為溶腔泥質充填較重，結合掌子面地質素描，初步推斷區段內巖體破碎，完整性差，掌子面前方多處發育順層垂直巖溶管道發育的小型溶腔，局部泥質充填較重；9～24m內信號頻率反射較強，振幅較強，同相軸不連續，局部信號存在震蕩，表現為掌子面前方巖體節理裂隙及溶蝕裂隙發育，巖體破碎，中部及左側反射波振幅較小，衰減較快，為泥質充填；拱頂圍巖自穩能力差，局部地下水發育。結合掌子面圍巖地質素描及地質調查情況，得出如下預報結論：掌子面前方30m圍巖巖性無明顯變化，掌子面前方巖體破碎，節理裂隙發育，溶蝕裂隙發育，受巖層產狀及地形條件影響，該區段前方有沿軸向順層及沿走向順層小型溶腔發育，泥質充填，該區段隧道埋深較淺，開挖不當極易造成掌子面坍塌甚至冒頂。
五、結論
在實施探測的同時，可對采集到的雷達波形進行粗略判斷，如發現異常狀況，應反復探測并采用不同的探測方式，從而確保探測的準確性。采用100 MHz天線可對掌子面前方30m范圍內的地質狀況做出較好的判斷，不同的不良地質狀況，可能有相似的雷達圖像，因此，結合掌子面地質觀察，可以提高判斷的準確性。