浅论地质雷达在隧道超前预报中的应用

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1、武汉理工大学硕士学位论文地质雷达在隧道超前预报中的应用姓名：白哲申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：夏元友20060401武汉理工大学硕士学位论文摘要随着国民经济建设的飞速发展，新建隧道工程越来越多。在隧道开挖掘进过程中，提前发现隧道前方的地质变化，为旌工提供较为准确的地质资料，及时调整施工工艺，减少和预防工程事故的发生非常重要。地质雷达因具有扫描速度快、操作简便、重量轻、分辨率高、屏蔽效果好、图像直观等优点在隧道超前预报中得到广泛的应用。本文从电磁波的波动方程和麦克斯韦方程入手，对雷达脉冲波在岩土介质中的传

2、播与衰减规律进行分析，总结出不同不良地质体在雷达图像中的显现特征，并开发了隧道地质雷达探测后处理系统。本文有以下主要研究内容：1)系统总结了隧道超前地质预报方法中的各神探测手段，侧重于各种手段的适用范围及其探测方法，并突出地质雷达近几年来在工程实践中的地位。2)阐述了地质雷达进行地质探测的基本理论，包括地质雷达探测的数据采集技术、数据处理技术及数据解释技术等。3)从电磁波的基本理论入手，介绍电磁波的波动方程、偶极子天线的电磁场、电磁波的时间场与空间场，探讨高频电磁场下岩土介质的电特性。4)阐述雷达波的传播、反射、折

3、射、透射与散射绕射等规律。通过对岩土介质的介电特性分析，分析雷达波在不同岩层中的传播与衰减投律。5)以王子石隧道为例，总结出围岩中溶洞、断层破碎带、富水带、裂隙密集带等不良地质体在地质雷达图像中的显现特征，以及雷达图像的处理与识别方法；根据不良地质体的分布与规模，对隧道围岩类别进行动态划分，并将探测结果与勘察设计、工程实际进行对比；对比结果表明地质雷达对王子石隧道的探测是非常成功的。6)以VB．net作为前台开发程序。采用Access2000作为后台数据库，开发出隧道地质雷达探测后处理系统，并以王子石隧道zk24+

4、235断面为例，介绍了软件的功能与使用方法，说明系统可操作性强，使用方便，围岩定性分析精度高，具有较强的工程应用价值。关键词：地质雷达；超前地质预报；电磁波；介电常数；传播衰减武汉理工大学硕士学位论文AbstractThenewtunnelprojectsaremoreandmorewiththerapiddevelopmentofthenationaleconomy．Itisveryimportanttodiscoverthegeologyinfrontofthetunnelinadvanceintheproce

5、ssofthetunnelexcavationbecauseitcanprovidequiteaccurategeologydatafortheconstruction，adjusttheconstructioncraftintime，reduceandpreventtheocculTenceoftheengineeringaccidents．1hegroundpenetratingradargetsallextensiveapplicationinthegeologicalforecastfortunnelbec

6、auseofitsfastscan，simpleoperation，lightweight，higheffectiveshieldandintuitionisticimage．CommencingfromwaveequationoftheelectromagneticwaveandMaxwellequation，thistextanalyzedthetransmissionruleandattenuationruleoftheradarpulsewaveinthegeotechnicaldielectric,sum

7、marizedtheappearancecharacteristicofvariousbadgeologybodiesintheradarimageanddevelopedthefollowingprocessingsystemfortheGPRprobingofthetunnel．Theprimarystudycontentsarefollowing：1)Variousprobingmethodsinthegeologyforecastfortunnelaresummarizedsystematically,th

8、eproperextensionandtheprobingmethodsareemphasizedparticularlyon，andthestatusoftheGPRinengineeringpracticeisgivenprominencet0．2、ThebasictheoriesabouttheGPRprobingareelaboratedonincl