隧道監(jiān)控量測與超前地質(zhì)預(yù)報方案

④錨桿應(yīng)力－錨桿深度歷時關(guān)系曲線。5.6二次襯砌應(yīng)力（1）監(jiān)測目的主要量測兩層襯砌之間的相互作用力，以此評價支護結(jié)構(gòu)的受力狀況及合理性。（2）監(jiān)測儀器及精度使用壓力傳感器和頻率計進行監(jiān)測，土壓力計分辨力為0.05％F.S.（3）測點布設(shè)原則在每一斷面上，沿隧道周邊拱頂、拱腰及邊墻埋設(shè)至少5個壓力傳感器，將鋼弦式壓力傳感器分別埋設(shè)在噴射混凝土與二次襯砌之間。噴射混凝土與二次襯砌之間的壓力盒是在掛防水板之前進行安設(shè)，測取二次模筑混凝土襯砌所受的壓力?；炷吝_到初凝強度后開始測取讀數(shù)。每個斷面至少5個量測位置，二襯壓力量測計劃設(shè)置7個測點，量測采用頻率計進行，測點布置如圖13、圖14所示。圖13圍巖壓力測點布置圖14初支與二襯間接觸應(yīng)力測點布置（4）測量方法安裝完畢用頻率計測定并記錄下每個鋼筋計的讀數(shù)作為初值；下次用頻率計測定的讀數(shù)作為測量值為，根據(jù)儀器測定公式換算得到該次測量時對應(yīng)位置圍巖應(yīng)力值。（5）提交監(jiān)測成果1）初支與二襯壓力觀測點布置圖；2）初支與二襯壓力觀測記錄及報表；3）初支與二襯壓力－時間歷時關(guān)系曲線。5.7混凝土應(yīng)力（1）量測目的1）了解混凝土層的變形特性以及混凝土的應(yīng)力狀態(tài)；2）掌握噴層所受應(yīng)力的大小，判斷噴射混凝土層的穩(wěn)定狀況；3）檢驗二次襯砌設(shè)計的合理性；積累資料。（2）監(jiān)測儀器及精度使用應(yīng)力計和頻率計進行監(jiān)測，土壓力計分辨力為0.05％F.S.。（3）測點布設(shè)原則沿隧道周邊拱頂、拱腰及邊墻在噴射混凝土內(nèi)埋設(shè)5個傳感器，圍巖初噴以后，在初噴面上固定應(yīng)力計，然后再復(fù)噴，將傳感器全部覆蓋并使傳感器居中。復(fù)噴混凝土達到初凝強度時開始測取讀數(shù)。I級圍巖不做此量測。如圖15所示。圖15初噴內(nèi)應(yīng)力傳感器布置示意圖（4）測量方法安裝完畢用頻率計測定并記錄下每個鋼筋計的讀數(shù)作為初值；下次用頻率計測定的讀數(shù)作為測量值為，根據(jù)儀器測定公式換算得到該次測量時對應(yīng)位置錨桿的應(yīng)力值。（5）提交監(jiān)測成果1）噴砼內(nèi)應(yīng)力觀測點布置圖；2）噴砼內(nèi)應(yīng)力觀測記錄及報表；3）噴砼內(nèi)應(yīng)力－時間歷時關(guān)系曲線。5.8控制測量項目及測試方法控制測量項目及測試方法見表4表4控制測量項目及方法一覽表項目名稱方法及工具布置量測間隔時間必測項目地質(zhì)及支護狀態(tài)觀察巖性，結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及支護裂隙觀察或描述，地質(zhì)羅盤及規(guī)尺等開挖后及初期支護后進行每次爆破后、支護后進行地表下沉水準儀，水準尺淺埋地表，每2~3m一個測點開挖面前后＜30m，2次/1天開挖面后30～80m，1次/2天水平收斂及拱頂下沉量測收斂計、水平儀Ⅴ級圍巖每15~20米一個，Ⅳ級圍巖每20－40米一個爆破后24小時內(nèi)進行0-1B2B-3B3B-5B＞5B1-2次/天1次/天1次/天1次/周`選測項目圍巖內(nèi)部位移多點桿式位移計每一級圍巖段選一斷面，每個斷面3~11個測點爆破24小時后內(nèi)進行0-15天16天B-1月1-3月＞3月1-2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月二次壓力壓力盒每一級圍巖段選一組，每組2~5個斷面，每斷面7~11個測點二次襯砌施作后開始0-15天16天B-1月1-3月＞3月1次/天1次/2天2次/周2次/月錨桿內(nèi)力錨桿測力計或鋼筋計及拉拔儀每一級圍巖段選一組，每組3~5根錨桿施作后進行0~18m18~36m36~90m＞90m1-2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月鋼支撐內(nèi)力應(yīng)變片及支柱壓力計每20~30榀鋼支撐中選一榀，每一級圍巖段選一組，每組3~5個測點鋼支撐施作后開始0-15天16天B-1月1-3月＞3月1-2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月混凝土應(yīng)力應(yīng)力計每20~30榀鋼支撐中選一榀，每一級圍巖段選一組，每組3~5個測點二次襯砌施作前開始0-15天16天B-1月1-3月＞3月1-2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月6控制標準根據(jù)中華人民共和國國家標準《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》和《地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范》GB50299-1999規(guī)定，隧道施工中出現(xiàn)下列情況之一時，應(yīng)立即停工，采取措施進行處理：（1）周邊及開挖面塌方、滑坡及破裂；（2）量測數(shù)據(jù)有不斷增大的趨勢,并可能達到警戒值；（3）支護結(jié)構(gòu)變形過大或出現(xiàn)明顯的受力裂縫且不斷發(fā)展；（4）時態(tài)曲線長時間沒有變緩趨勢。（5）施工前方有明顯的溶洞并賦存水。對于監(jiān)測數(shù)據(jù)各種圍巖的絕對值判斷標準可見相關(guān)規(guī)范，此外，還可通過變形速度的變化趨勢來判斷圍巖的安全性：1），即變形速率不斷下降，圍巖趨于穩(wěn)定；2），即變形速率保持不變，應(yīng)發(fā)出警告，及時加強支護系統(tǒng)；3），則表示變形速率不斷增加，已進入危險狀態(tài)，須立即停工，采取有效的工程措施進行加固。7監(jiān)測質(zhì)量與安全保證措施7.1監(jiān)測質(zhì)量保證措施為保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實可靠及連續(xù)性，特制定以下各項質(zhì)量保證措施：1)監(jiān)測組與施工、監(jiān)理工程師密切配合工作，及時向施工、監(jiān)理工程師報告情況和問題，并提供有關(guān)切實可靠的數(shù)據(jù)記錄。2)監(jiān)測項目人員要相對固定，保證數(shù)據(jù)資料的連續(xù)性。3)監(jiān)測儀器采用專人使用、專人保養(yǎng)、專人檢校的管理。4)監(jiān)測設(shè)備在使用前均應(yīng)經(jīng)過檢校，合格后方可使用。5)各監(jiān)測項目在監(jiān)測過程中必須嚴格遵守相應(yīng)的實施細則。6)監(jiān)測數(shù)據(jù)均要經(jīng)現(xiàn)場檢查，室內(nèi)兩級復(fù)核后方可上報。7)各監(jiān)測項目從設(shè)備的管理、使用及資料的整理均設(shè)專人負責(zé)。8)針對施工各關(guān)鍵問題，及時分析數(shù)據(jù)、反饋信息，指導(dǎo)施工。監(jiān)測質(zhì)量保證體系如圖16。圖16監(jiān)測質(zhì)量保證體系框圖7.2監(jiān)測安全保證措施（1）安全保證體系建立強有力的安全生產(chǎn)保證體系，既注重安全思想宣傳教育和安全技能培訓(xùn)，又注重日常安全生產(chǎn)工作的檢查、落實。安全監(jiān)測保證體系見圖17。確保監(jiān)測安全總目標確保監(jiān)測安全總目標逐一落實解決安全隱患經(jīng)濟兌現(xiàn)開展安全活動安全領(lǐng)導(dǎo)小組隊每周一次檢查工班每天一次檢查班組每工序檢查定期檢查按照規(guī)定提取技術(shù)措施經(jīng)費其它經(jīng)濟獎懲普及教育專業(yè)教育監(jiān)測項目部安全領(lǐng)導(dǎo)小組綜合辦公室檢查保證組織保證安全生產(chǎn)保證體系思想保證經(jīng)濟保證專職安全強化安全意識增強預(yù)防能力圖17安全監(jiān)測保證體系圖(2)安全管理制度根據(jù)國家及相關(guān)部門頒布的有關(guān)工程安全規(guī)定，結(jié)合本工程的特點，制定如下安全管理制度:1)安全責(zé)任制實行崗位責(zé)任制，把安全生產(chǎn)納入競爭機制。明確分工，責(zé)任到人，做到齊抓共管，抓管理、抓制度、抓隊伍素質(zhì)，盯住現(xiàn)場，跟班作業(yè)，抓住關(guān)鍵，超前預(yù)防。2)安全教育培訓(xùn)所有的管理人員、專業(yè)工程技術(shù)人員都要接受安全教育，具體由安全生產(chǎn)管理委員會組織安排培訓(xùn)內(nèi)容。3)安全事故申報和獎懲制度進行定期和不定期的安全檢查，及時發(fā)現(xiàn)和處理事故隱患，做到安全檢查有記錄。引入經(jīng)濟機制，把安全工作與工資、獎金掛鉤。4)安全檢查制度在監(jiān)控作業(yè)過程中加強安全檢查，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，提出安全整改意見和措施，并督促落實，確保作業(yè)安全。(3)監(jiān)控量測期間安全保證措施及人身安全保證措施1)監(jiān)控量測期間安全保證措施a.臨時用電及照明安全措施建立、健全供用電設(shè)施的運行和維護操作規(guī)程。運行及維護人員必須熟悉操作規(guī)程，熟悉供用電系統(tǒng)的情況。b.機械設(shè)備、元器件作業(yè)安全措施監(jiān)控量測作業(yè)前，操作人員必須認真聽取技術(shù)人員的現(xiàn)場交底及有關(guān)安全注意事項，并對儀器設(shè)備作詳細檢查，作業(yè)中集中精力，不得擅自離開工作崗位。2)人員安全保證措施開工前對職工進行崗前培訓(xùn)，進行安全基本知識和技能教育，進行遵章守紀和標準化作業(yè)的教育，經(jīng)考試合格持證上崗。對監(jiān)控量測地段建立日常巡查制度，對重點監(jiān)測地段實施安全員跟班監(jiān)督制度，并接受安全監(jiān)察人員的監(jiān)督檢查。第二部分隧道超前地質(zhì)預(yù)報1超前地質(zhì)預(yù)報的目的隧道超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)主要包括常規(guī)地質(zhì)方法、工程物探方法等,在預(yù)報時一定要結(jié)合隧道掌子面前方的具體情況進行合理設(shè)計,進一步拓寬隧道超前地質(zhì)預(yù)報概念的含義。特別是在復(fù)雜地質(zhì)條件隧道施工過程中,在加強工程地質(zhì)分析的同時,應(yīng)結(jié)合工程物探對隧道不良地質(zhì)進行超前地質(zhì)探測預(yù)報研究,為工程設(shè)計及施工提供工程地質(zhì)資料。避免工程地質(zhì)災(zāi)害，從而保證施工安全。超前地質(zhì)預(yù)報的主要目的為：（1）預(yù)報開挖掌子面前方的巖性變化或圍巖類別；（2）掌子面前方可能出現(xiàn)的地質(zhì)斷層及巖石破碎帶的情況；（3）掌子面前方軟巖地段的位置和長度；（4）開挖段前方巖體是否含水及可能的涌水情況等。（5）通過對隧道洞身范圍內(nèi)（特別是掌子面前方）的巖體破碎地段、斷層發(fā)育等不良地質(zhì)的預(yù)測和分析，給掌子面的開挖提供重要的指導(dǎo)。2超前地質(zhì)預(yù)報的原則根據(jù)隧道工程線路長度、地質(zhì)條件等實際情況，堅持超前地質(zhì)預(yù)報“三結(jié)合”和風(fēng)險靶段劃分原則，即“地質(zhì)與物探、鉆探結(jié)合，洞內(nèi)外結(jié)合，長短及不同物探方法結(jié)合”，在對隧道風(fēng)險分級的基礎(chǔ)上，采用相對應(yīng)的預(yù)報方案。（1）地質(zhì)與物探、鉆探結(jié)合地質(zhì)分析工作是超前地質(zhì)預(yù)報工作的基礎(chǔ)和重要環(huán)節(jié)，在較好了解地質(zhì)情況的基礎(chǔ)上，才能使物探的解釋結(jié)果更接近真實情況，大大減少物探多解性帶來的難題，離開了地質(zhì)的物探極易偏離真實的地質(zhì)，離開了物探的地質(zhì)就很難將施工超前地質(zhì)預(yù)報工作細化。（2）洞內(nèi)外結(jié)合野外地質(zhì)調(diào)查與洞內(nèi)地質(zhì)素描和洞內(nèi)預(yù)報成果相結(jié)合，即宏觀地質(zhì)分析與具體的施工超前預(yù)報相結(jié)合。（3）長短及不同物探方法結(jié)合長期超前預(yù)報探測距離較長，但準確性稍差，短期超前預(yù)報探測距離較短，但準確性較高，兩者的結(jié)合可以取長補短，有效提高超前地質(zhì)預(yù)報的準確性；各種物探方法各有千秋，單獨采用一種方法往往精度達不到要求。而不同物探方法的結(jié)合，則可以互相取長補短，有效提高超前地質(zhì)預(yù)報的準確性。3隧道超前地質(zhì)預(yù)報方案，為了保證施工安全，根據(jù)業(yè)主和設(shè)計文件要求，在高風(fēng)險地段實施綜合超前地質(zhì)預(yù)報，預(yù)報手段包括TSP地震波探測、地質(zhì)雷達探測、紅外探水儀探測以及超前水平鉆探。3.1TSP超前地質(zhì)預(yù)報TSP203超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)，是專門為隧道和地下工程超前地質(zhì)預(yù)報研制開發(fā)的，是目前在該領(lǐng)域的最先進設(shè)備，它能方便快捷預(yù)報掌子面前方100－200m范圍內(nèi)的地質(zhì)情況，包括隧道前方巖性的變化、破碎帶和軟弱層的位置寬度、是否含水、是否存在不良地質(zhì)體等，通過探測為隧道工程以及變更施工工藝提供依據(jù)。這將大大減少隧道施工帶來的危險性，減少人員和機械損傷，同時也帶來了巨大的經(jīng)濟利益和社會效益。（1）測試儀器采用瑞士Amberg測量技術(shù)公司最新生產(chǎn)的TSP203型(TunnelSeismicPrediction)超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)設(shè)備。與TSP202相比，TSP203在硬件設(shè)計和軟件設(shè)計等方面都作了較大改進，其軟件編程除了考慮與WINDOWS視窗的兼容之外，還特別強調(diào)了軟件的智能化和評估結(jié)果輸出的靈活性。圖1為TSP203系統(tǒng)組件簡圖。圖1TSP203系統(tǒng)組件簡圖（2）探測原理像所有振動測量方法一樣,TSP測量方法也需要振動發(fā)射源和接受裝置。TSP測量系統(tǒng)是通過在掘進面后方一定距離內(nèi)的鉆孔內(nèi)施以微型爆破來發(fā)射聲波信號的，爆破引發(fā)的地震波在巖體中以球面的形式向四周傳播，其中一部分向隧道前方傳播，當波在隧道前方遇到異面時，將有一部分波從界面處反射回來，界面兩側(cè)巖石的強度差別越大，反射回來的信號也越強。放射信號經(jīng)過一段時間后到達接受傳感器，被轉(zhuǎn)換成電信號并進行放大。從起爆到反射信號被傳感器接收的這段時間是與反射面的距離成比例的，通過反射的時間與地震波傳播速度的換算就可以將反射界面的位置、與隧道軸線的交角以及與隧道掘進面的距離確定下來；同樣使用TSP也可以將隧道上方或下方存在的巖性變化帶的位置方便地探測出來。圖2為TSP超前預(yù)報測量原理，圖3為TSP203系統(tǒng)組件標準測量圖示。圖2TSP超前預(yù)報測量原理圖3TSP203系統(tǒng)組件標準測量圖示為達到探測隧道前方和周圍地質(zhì)情況的目的，在TSP測量系統(tǒng)中使用了三對高敏加速度傳感器，三對加速度傳感器通過一根金屬桿連接在一起，分別以平行和垂直隧道軸線的方向定位在專門的傳感器鉆孔內(nèi)，傳感器的這種布置方式能保證接收有各種不同角度反射回來的反射信號，使用三對水平和垂直布置的傳感器還能有效地減少干擾信號的影響。由傳感器采集到的振動信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后存儲在一臺小型計算機上，整個測量過程也是通過這臺計算機來完成的。測量工作結(jié)束后將存儲在小型計算機上的地震信號作進一步的分析處理之用。TSP測量系統(tǒng)配備有專門的分析軟件，分析軟件的主要任務(wù)之一是對測量信號進行各種數(shù)值濾波、選擇放大等，以獲得清晰的反射圖像。分析軟件的另一功能是將反射波圖像所提供的信息與隧道的空間坐標結(jié)合起來，通過一系列的數(shù)學(xué)運算求出反射事件本身的空間位置以及與隧道的相對位置。這些數(shù)學(xué)運算的結(jié)果和解釋正是TSP地質(zhì)超前預(yù)報的最終結(jié)果。（3）探測方法探測的基本步驟為：鉆孔布置——施工鉆孔——數(shù)據(jù)采集——數(shù)據(jù)分析——報告提交。1）測線測點布置TSP-203超前地質(zhì)預(yù)報是利用振動波的反射來進行探測的。振動波由在特定位置人為制造的小型爆破產(chǎn)生，一般是沿隧道一側(cè)洞壁布置24個爆破點，爆破點平行于隧道底面呈直線排列，孔距1.5m,孔深1.5m，炮孔垂直于邊墻向下傾斜15～200，以利于灌水堵孔。距最后的爆破點15～20m處設(shè)接收器點（在一側(cè)或雙側(cè)），接收器安裝孔的孔深2m，內(nèi)置接收傳感器。圖4為觀測系統(tǒng)與隧道關(guān)系平面示意圖。接收器孔21.5m接收器孔21.5m1.5m2.5m1.5m掌子面52米接收器孔115米炮孔S1S2S3S23S24隧道軸TA圖4觀測系統(tǒng)與隧道關(guān)系平面示意圖2）探測方法在測量過程中，逐次引爆爆破點的炸藥（約20-30g，根據(jù)圍巖不同適時調(diào)整）,制造出小型地震波，地震波遇到節(jié)理面、地層層面、破碎帶界面和溶洞、暗河等不良地質(zhì)界面時，將產(chǎn)生反射波，反射波的強度及傳送時間反映了相關(guān)界面的性質(zhì)、產(chǎn)狀、據(jù)接受點的距離。接受傳感器將接受到的反射波數(shù)據(jù)傳輸給記錄儀電腦儲存起來，利用處理軟件對儲存的數(shù)據(jù)進行處理，形成反映隧道相關(guān)界面的隧道影像點圖，由分析人員進行解釋，得到前方的地質(zhì)情況。3）資料分析與處理采集的TSP數(shù)據(jù)，通過TSPwin軟件進行處理，獲得P波、SH波、SV波的時間剖面、深度偏移剖面和反射層提取以及巖石物性參數(shù)等一系列成果。在成果解釋中，以P波資料為主對巖層進行劃分，結(jié)合橫波資料對地質(zhì)現(xiàn)象進行解釋。解釋中，遵循以下準則：a.正反射振幅表明硬巖層，負反射振幅表明軟巖層。b.若S波反射較P波強，則表明巖層飽含水。c.Vp/Vs增加或δ突然增大，常常由于流體的存在而引起。d.若Vp下降，則表明裂隙或孔隙度增加。探測結(jié)果以報告的形式提交，根據(jù)分析結(jié)果對掌子面前方巖體進行分段描述，包括巖性的變化、含水情況、是否存在不良地質(zhì)體等。(4)注意事項1)嚴格按規(guī)定布置震源和傳感器鉆孔，并保證質(zhì)量，特別是孔距、傾角等；鉆孔前，應(yīng)用測量儀器測定接收器孔和炮孔的位置，接收器孔和炮孔在同一水平面上，并用紅油漆作標記。炮孔要標記序號。 2)嚴格按設(shè)計要求施工鉆孔，若測定的位置無法鉆孔，可在以測點為圓心半徑20cm的范圍內(nèi)鉆孔。 3)注意選擇接收器孔的位置，不應(yīng)在松散圍巖中。接收器孔身要直?？變?nèi)巖屑和泥漿要用水沖出孔外。4)注意保護炮孔，成孔條件好的，孔內(nèi)巖屑和泥漿要用水沖出孔外，以免炸藥包放置不到位。成孔條件差的，完鉆后要將柱狀物（錨桿等）留在孔中，防止圍巖掉塊。5)在洞內(nèi)的實際探測過程中，盡最大努力減少噪音和漏炮；6)若發(fā)現(xiàn)前方有可能存在不良地質(zhì)體或含水，施工單位應(yīng)打超前鉆孔，以保證施工安全。3.2地質(zhì)雷達超前地質(zhì)預(yù)報(1)測試儀器美國GSSI是目前世界上最好的生產(chǎn)地質(zhì)雷達的廠家，它的產(chǎn)品遍布全球，目前超過1800套，占全球銷量80%以上，在中國200余套，占中國市場份額的75%以上。創(chuàng)始于1969年的美國地球物理探測公司（GSSI公司），是世界上第一家專業(yè)研制探地雷達的公司，其前身為美國宇航局。隨著60年代末期美國宇航局專門為阿波羅計劃所研制的專用儀器，成功地探測到月球表面塵埃之后，世界上第一臺進入民用的商用探地雷達得以在美國推出，它就是美國GSSI公司生產(chǎn)的SIR系列探地雷達的前身。它用電磁波為地質(zhì)勘察服務(wù)，為勘察方法起到了革命性的推動作用。圖5為我單位的地質(zhì)雷達SIR3000及100MHz天線。圖5地質(zhì)雷達主機及天線SIR3000主要特點：1）SIR-3000型雷達的一體化設(shè)計，加上內(nèi)置式可充電電池，性能堅固耐用，整機僅4公斤重，是目前市場上最輕便的雷達系統(tǒng)；2）SIR-3000型雷達高分辨率強光型液晶顯示，可在野外強光下操作；3）除了傳統(tǒng)的USB、Ethernet,RS-232等接口外，還配備了獨特的微型閃存裝置，提供更便捷、快速的數(shù)據(jù)傳輸方式；4）目前GSSI公司提供的雷達天線種類是最多，使購買我們雷達的用戶具有了強大的擴展余地，可滿足不同工程檢測的需要。而且，所有的天線都可與SIR-3000型雷達主機兼容。頻率從16MHz到2.2GMHz可選；我單位共有從900MHz到100MHz四種天線，完全滿足膠州灣隧道的精度預(yù)報要求。5）天線和主機之間使用完全頻蔽的同軸電纜進行數(shù)據(jù)傳輸，更加結(jié)實耐用，防土、防塵能力強，不受環(huán)境限制。6）GSSI公司開發(fā)的各種功能的雷達軟件包更豐富了雷達系統(tǒng)的應(yīng)用，除了配備專用的雷達數(shù)據(jù)后處理軟件，用戶還可根據(jù)自己需要選擇特殊功能的軟件模塊，并且所有雷達軟件基于Windows2000/NT/XP，可在PC機上進行數(shù)據(jù)處理。(2)探測原理地質(zhì)雷達(GroundPenetratingRadar，簡稱GPR)也稱作探地雷達，是一種電磁探測技術(shù)，它利用地下介質(zhì)對廣譜電磁波(107～109Hz)的不同響應(yīng)來確定地下介質(zhì)的分布特征。主要是通過觀測位移電流的變化來實現(xiàn)其探測目的。其應(yīng)用范圍涉及公路、鐵路、水電站、煤礦、隧道、礦產(chǎn)資源和考古等各個領(lǐng)域。發(fā)射天線將高頻短脈沖電磁波定向送入地下，電磁波在傳播過程中遇到存在電性差異的地層或目標體就會發(fā)生反射和透射，接收天線收到反射波信號并將其數(shù)字化，然后由電腦以反射波波形的形式記錄下來。對所采集的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的處理后，通過分析這些攜有地下介質(zhì)電信息的電磁波，可根據(jù)其旅行時間、幅度和波形，判斷地下目標體的空間位置、結(jié)構(gòu)及其分布。探地雷達是在對反射波形特性分析的基礎(chǔ)上來判斷地下目標體的，所以其探測效果主要取決于地下目標體與周圍介質(zhì)的電性差異、電磁波的衰減程度、目標體的埋深以及外部干擾的強弱等。其中，目標體與介質(zhì)間的電性差異越大，二者的界面就越清晰，表現(xiàn)在雷達剖面圖上就是同相軸不連續(xù)?？梢哉f，目標體與周圍介質(zhì)之間的電性差異是探地雷達探測的基本條件。地質(zhì)雷達能預(yù)報掌子面前方地層巖性的變化，對于斷裂帶特別是含水帶、破碎帶有較高的識別能力。在深埋隧道和富水地層以及溶洞發(fā)育地區(qū)，地質(zhì)雷達是一個很好的預(yù)報手段。但是地質(zhì)雷達目前探測的距離較短，大約在20～30m之間，對于長距離隧道的預(yù)報只能分段進行，同時雷達記錄易受洞內(nèi)機器干擾，探測分析中要特別注意波相識別，排除干擾。(3)探測方法在隧道進行地質(zhì)雷達探測時主要按照以下流程進行：1）檢查和記錄隧道掌子面的圍巖情況；2）完成雷達主機和天線以及專用采集筆記本電腦的連接和調(diào)試；3）準備進入采集模式，盡量避免各種電磁的干擾和串擾；4）根據(jù)采集方式，確定天線的運動方式，進行數(shù)據(jù)采集。資料分析與處理采用美國雷達專用處理軟件和我單位自行開發(fā)的二次處理軟件，根據(jù)雷達波波形、相位、頻率和能量等參數(shù)可以基本準確的預(yù)報掌子面前方中小型溶洞、斷層破碎帶和地下水，且探地雷達相對于TSP來說，具有探小溶洞和探水優(yōu)勢。探地雷達是用發(fā)射天線向巖體發(fā)射有一定寬度的高頻電磁波，巖體中的介質(zhì)因介電常數(shù)ε的不同而反射雷達波被接收天線接收。介電常數(shù)差是雷達工作的基礎(chǔ)?？諝獾慕殡姵?shù)為1，巖石的介電常數(shù)為4～20，水的介電常數(shù)為81，水的電導(dǎo)率遠高于灰?guī)r、砂巖等巖石，因而探地雷達對水有特別的敏感性。ａ.雷達波對水和含水率高的介質(zhì)的反射強烈，反射波強度大；ｂ.雷達波從其它介質(zhì)到含水層界面的反射波相位與入射波相反；ｃ.雷達波通過含水體后，高頻成分被吸收，反射波的優(yōu)勢頻率降低；ｄ.雷達波遇中小型溶洞有明顯的“雙曲線”反映。4超前地質(zhì)預(yù)報質(zhì)量與安全保證措施4.1超前地質(zhì)預(yù)報質(zhì)量保證措施為保證超前地質(zhì)預(yù)報資料的真實可靠及連續(xù)性，應(yīng)遵循以下各項質(zhì)量保證措施：(1)超前地質(zhì)預(yù)報與監(jiān)理工程師密切配合工作，及時向監(jiān)理工程師報告情況和問題，并提供有關(guān)切實可靠的數(shù)據(jù)記錄。(2)制定切實可行的超前地質(zhì)預(yù)報實施方案，并將其納入工程的施工進度控制計劃中。(3)超前地質(zhì)預(yù)報項目人員要相對固定，保證數(shù)據(jù)資料的連續(xù)性。(4)超前地質(zhì)預(yù)報儀器采用專人使用、專人保養(yǎng)、專人檢校的管理。(5)超前地質(zhì)預(yù)報設(shè)備、元器件等在使用前均應(yīng)經(jīng)過檢校，合格后方可使用。(6)超前地質(zhì)預(yù)報項目在預(yù)報和檢測過程中必須嚴格遵守相應(yīng)的實施細則。(7)超前地質(zhì)預(yù)報數(shù)據(jù)均要經(jīng)現(xiàn)場檢查，室內(nèi)兩級復(fù)核后方可上報。(8)超前地質(zhì)預(yù)報數(shù)據(jù)的存儲、計算、管理均采用專用計算機系統(tǒng)進行。(9)超前地質(zhì)預(yù)報項目從設(shè)備的管理、使用及資料的整理均設(shè)專人負責(zé)。(10)針對施工各關(guān)鍵問題開展相應(yīng)小組活動，及時分析、反饋信息，指導(dǎo)施工。(11)對于本項目工程地質(zhì)超前預(yù)報，主要采用工程地質(zhì)分析、宏觀地質(zhì)預(yù)報和長期超前預(yù)報相結(jié)合的方法進行綜合預(yù)報，對于地質(zhì)條件較復(fù)雜的地段再結(jié)合短期超前預(yù)報和超前鉆探的方法進行預(yù)報。超前地質(zhì)預(yù)報質(zhì)量保證體系如圖7。圖6超前地質(zhì)預(yù)報質(zhì)量保證框圖4.2超前地質(zhì)預(yù)報安全保證措施（1）施工安全保證措施在隧道超前地質(zhì)預(yù)報過程中，樹立“安全第一、預(yù)防為主”的方針，建立健全安全生產(chǎn)組織機構(gòu)：設(shè)置項目安全領(lǐng)導(dǎo)小組，行政一把手任組長，主管生產(chǎn)、安全的副職擔任副組長。設(shè)專職安全員，定期對施工現(xiàn)場進行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。對從事隧道超前預(yù)報工作的人員進行崗位安全生產(chǎn)教育，做到操作人員經(jīng)考核合格后，持證上崗。對從事隧道超前地質(zhì)預(yù)報的施工人員發(fā)放各種必需的勞動保護用品。開展“安全、快速超前地質(zhì)預(yù)報”建設(shè)；預(yù)報現(xiàn)場做到工作規(guī)范，各種預(yù)報儀器設(shè)備布局合理；在超前預(yù)報過程中禁止雙層作業(yè)。1）爆破作業(yè)施工安全措施采用TSP預(yù)報需要電雷管產(chǎn)生信號時，必須按國家現(xiàn)行的《爆破安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。進行爆破作業(yè)人員，嚴禁穿化纖衣物。所有參加爆破作業(yè)人員，均必須依照《爆破安全操作規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定進行培訓(xùn)，經(jīng)考核合格后才允許從事作業(yè)。照明不足、工作面巖石破碎尚未及時支護、有可能高壓涌水地段等嚴禁裝藥爆破。洞內(nèi)爆破作業(yè)使用安全炸藥，爆破作業(yè)后經(jīng)過通風(fēng)排煙，才準檢查人員進入工作面。當發(fā)現(xiàn)有瞎炮時必須由原爆破人員按規(guī)定處理。嚴禁在炸藥加工房以外地點改裝炸藥包等加工作業(yè)。裝炮時嚴禁火種，無關(guān)人員與機具等撤至安全地帶。爆破工隨身攜帶手電筒，并設(shè)事故照明。