山区公路隧道施工地质预报综合技术研究

雷 彬

（贵州路桥集团有限公司，贵州 贵阳 550000）

从整体来看，隧道工程比较复杂，而且极具危险性。在实际隧道设计和施工工作开展之前，相关工作人员需要对隧道搞工程进行全面勘察操作，但由于岩体自身负载性较强，在前期勘察操作过程中，需要进行较大投入，实际获取到的资料和隧道开挖实际情况出入很大。因此，人们需要做到施工地质的超前预报操作，借助于相关手段和技术，实现对岩体资料的全面收集，明确岩体情况。

1 预报技术的基本原理

1.1 电磁波传播的基本规律

实际雷达电磁波在介质传统过程中，具体电场分量瞬时波动计算方式：

式中：a——相位系数；b——衰减系数；E0——r=0，t=0是自身电磁场强度较高；w——电磁波角频率。从上述公式中可以看出，距离和衰减系数乘积与电场强度相同，这也是衰减指数表达的基本过程。在后续操作之中，相关工作人员需要与具体电磁波理论相结合，进而将电磁波波速呈现出来。具体计算公式为：

式中： ——相对介电常数；c——光速（m/s）。另外，在介质含水量和电磁波传播速度研究中，实际值之间存在明显的相关性，在此过程中，波速计算准确性属于是目标精度的关键所在[1]。

1.2 电磁波的反射和折射

主体雷达电磁波在介质传播操作过程中，可以实现与波阻抗分界面产生联系，此时，还会产生具体的反射波和折射波，而且呈现出的波形也具备明显的不同性特点，将反射和透射定理作为相关依据，值得注意的是，反射波所蕴含的能量会受到反射系数的影响。为此，在具体工作执行过程中，工作人员应在探测工作结束之前，开展有效的不良地质条件挖掘操作，让围岩阻抗程度进一步提升。从以往工作中也可以看出，反射系数主要是由两侧介质的介电常数差异所决定，而且二者能够呈现出明显的正比关系，实际数据越大，系统识别操作也就越简单。

1.3 地质雷达测试原理

主体测试工作的开展，宽频带短脉冲高频电磁波信号发射显得十分重要，该项操作需要通过发射天线来实现，如果前方出现地质结构构造、地下水或者是溶洞等情况，电磁波同样也会出现绕射、反射等问题。除此之外，人们应该以具体接收天线为基础，获取响应信号，并做到响应数据的全面计算，在与相关信息相结合过程中，将对应结果呈现出来。一般情况下，前方目标体或者是分界面深度，均能通过反射波双程履行时间进行合理化计算，维护地质雷达测试原理的合理性。一般来说，电磁波反射能量程度和相邻介质介电常数存在直接联系，倘若差异性特点明显，能够促使发射现象更加显著，进而帮助工作人员对目标体和界面位置进行全面性识别操作[2]。

2 山区公路隧道施工地质预报综合技术应用

2.1 超前地质预报工作流程

整个综合测试方案工作流程的制定，工作人员应借助于TGP-206超前预报仪器来实现。站在瞬变电磁仪应用角度来说，预报方式有很多，主要以循环测试方法为主。另外，想要将TGP超前预报系统作用呈现出来，工作人员应遵循以下两个条件：第一，在隧道挖掘中，速度要领先于激发孔位置50.5 m以上；第二，要确保侧壁围岩具备一定强度，否则极容易引发坍塌等问题，对钻杆使用也会产生极大程度的影响。例如，主体超前地质预报工作流程的执行，应该以地区构体系图为主线，实现对地质勘探资料的充分收集。如果洞内外存在地质调查工作，工作人员能够得到更多资料复合和纠正机会。除此之外，人们还应该根据地质分析得出有效结论，让预报方案制定显得更具科学性。当地质条件比较复杂时，需要开展有效的分级操作，这也是对系统方案纠正的基本过程。

2.2 探测仪器测区划分预报方案

在隧道浅埋段、洞口段测试过程中，主体测试工作的开展应使用地质雷达和瞬变电磁仪进行有效修复测试操作，在具体探测操作时，应做好瞬变电磁仪针对性选择，强化破碎带的实际范围和位置确定，主体规格在100 m左右。另外，在实际地质雷达应用上，应该以高精度、短距离探测为主线，探测掌子面30.5 m范围内不良地质行为的定位操作，进而将围岩等级进一步展示出来。如果周围地质情况过于复杂，相关工作人员需要对超前钻探法进行全面应用，维护相关施工工作的有序开展。通过上述预报方案的实施，能够为山区公路隧道施工地质预报综合技术应用创造有利条件，强化预报准确性[3]。

2.3 瞬变电磁仪现场测试布线及参数设置

应用瞬变电磁仪测试数据时，整个采集点之间的距离应保持在0.51 m左右，借助于移动支架，让数据采集工作显得更具科学性，进而将观测点内容呈现出来。站在现场测线布置角度来说，地质雷达的应用显得十分重要，具体型号为SiR-4000，天线中心频率为100 MHz，并将雷达天线发射电磁波看作是单向点状射线，这样一来，工作人员便可以对裂隙发育程度进行全面预测。站在实际参数设计和数据采集操作渠道中可以看出，常见的雷达装置电源主要包括两种类型，即外接电源和内置电源，最大扫描速率能够达到300 线/s，雷达频率能够达到16～2.2 GHz，在具体探测深度执行上，主要由窗值来决定，相关工作人员可以根据实际情况，来确定最佳的探测深度，具体范围值为0～8 000 ns。很多时候，测区内部划分情况比较复杂，人们可以应用瞬变电磁仪进行辅助操作，确保针对性探测工作的顺利开展，这样一来，不同地质位置和范围将会得到进一步呈现，让预报距离始终保持在100 m范围内。除此之外，地质雷达的应用，可以将短距离和高精度要求和特点呈现出来，确定实际地质危害等级，进而确保定位地点的全面表达。

2.4 超前钻探法应用

该种方式的应用，能够完成隧道掌子面向前打孔操作，根据实际钻孔速度变化，开展相应的岩粉和泥浆颜色观察操作，这样一来，打孔深度范围内的地质和水文情况将会进一步呈现出来。在超前钻探法应用时可以看出，掌子面前方地质特征将会展示得更加明显，而且自身准确率较高。但由于操作时间较长，成本应用也较大，施工条件复杂性也会提升，降低了隧道测试的准确度。很多施工部门只是进行了验证性应用，在其他探测方法应用之前，可以将前方实际情况和特点呈现出来，为后续施工创造有利条件。例如，在某隧道超前地质预报操作之中，局部地质条件异常区域探测上也对该方法进行了应用，有效缩短了超前地质预报距离。

3 结语

综上所述，在实际预报技术探测工作结束之后，相关工作人员需要对地质雷达探测深度进行全面了解，看其内部是否存在水分，但在具体地质雷达应用过程中，实际含水量和含水层位置尚无法得到全面确定。从这里也可以看出，周围环境和条件对隧道探测结果将会产生重要影响，稍有不慎，还会导致误判等问题出现。