摘要：地質雷達探測具有精度高、快捷、無損探測等諸多優點，是自九十年代中期近年來發展較為迅捷、效果突出的超前地質預報方法之一，并在各種工程中得到了大面積應用。本文簡述了地質雷達的工作原理、資料處理及成果解釋，結合工程實例，分析了各種不良地質現象的雷達波特征。
　　關鍵詞：地質雷達；探測；超前地質預報；不良地質
　　
　　
　　0引言
　　現代隧道建設的一個基本特點就是：“動態設計、動態施工”。因此，實時地進行掌子面超前地質預報對隧道的安全、快捷施工具有非常重要的作用。地質雷達探測是近年來應用于短距離超前地質預報較為普遍的一種物探手段。其特點是快速、連續測量、并以實時成像的方式顯示探測結果而備受青睞。
　　1地質雷達探測的基本原理
　　地質雷達（GPR）方法是一種用于確定地下介質分布的廣譜電磁波技術。在前方探測范圍內無大量鐵磁性物體干擾的情況下，可采用探地雷達理進行探測。地質雷達利用天線向隧道掌子面前方發射電磁脈沖，并接收由前方不同介質界面的反射波。電磁波在介質中傳播時，其路徑、電磁場強度與波形將隨所通過介質的電性質（如介電常數εr）及幾何形態的變化而變化。根據接收到的回波時間、幅度和波形等信息，可判定地下介質的結構與埋藏體的位置與形態。原理如圖1所示。
　　在探測范圍無大量鐵磁性物體干擾的情況下，主要采用地質雷達電磁波的反射原理進行測試：高頻電磁波以寬頻脈沖的形式，通過發射天線定向送入地下，經過存在電性差異的地下地層或目標體的反射后埋深：
　　
　　其中，-目標體埋深；-電磁波雙程走時；-介電常數；-電磁波在真空中的速度
　　
　　圖1地質雷達工作原理示意圖
　　2野外探測技術
　　2.1探測對象的分析
　　探測對象所賦存的地質條件和埋深是影響地質雷達探測效果至關重要的因素。探測對象的幾何形態，包括高度、長度、寬度等也影響探測的效果，因為探測對象的幾何尺寸決定了雷達系統可能具有的分辨率，關系到天線中心頻率的選擇。再者，被探測對象的導電率和介電常數等也需掌握，因為這將影響到對能量反射或散射的識別。此外，在探測區域不應存在大范圍的金屬構件和無線電射頻源，以免外界的干擾。
　　2.2工作參數的選擇
　　對于地質預報而言，各種介質的介電常數及傳播速度是不同的，而探測深度與所使用的天線中心頻率有直接的關系，天線頻率越高，探測深度越小，精度越高，反之亦然。在隧道超前預報中通常采用38～150M天線，其他參數的選擇，應根據實際情況決定，并應根據地域不同進行多次試驗后確定其最優探測參數。
　　3資料處理及解釋
　　在地質雷達探測中，為了得到更多的反射波特征，通常利用寬頻帶進行記錄，因此在記錄到各種有效波的同時，不可避免地記錄下了許多干擾噪聲。通過對數據處理，達到消除或壓制干擾波，突出有效波，真實反映所測數據，進行有效解釋的目的。
　　經過雷達數據預處理，還要進行一系列的數字化信號處理，常規信號處理包括：漂移去除、零線設定、背景去噪、增益、譜值平衡、道間平衡、滑動平均、混波處理、單道漂移去除等，再進行成果解釋。
　　地質雷達圖像的解釋有定量和定性兩種，定量解釋主要是對異常體距掌子面的距離及大小進行判定，定性解釋主要是對掌子面前方溶洞、裂隙、破碎帶、斷層、結構面等不良地質類型及其形態規模進行判斷。
　　4雷達波形特征分析
　　不同的隧道，由于其巖石差別，其雷達探測的時間剖面差別很大。但各種雷達圖像的特征也有其規律可循，只有掌握了各種異常形態的特征，才能對各種不同巖性的隧道探測進行正確的判斷，下面根據廈蓉高速公路貴州境桂黔、肇興隧道的超前預報結果，列出幾種典型的雷達波形態特征
　　5結束語
　　通過對兩隧道雷達波進行分析，完整巖體與相對破碎巖體之間、含水量不等的巖體之間存在較大的電學性質差異，具有良好的地球物理測試條件。因此，我們在開挖過程中采用地質雷達預報掌子面前方不良地質體和富水帶是可行的。
　　通過地質雷達預報成果與開挖揭露地質情況綜合對比，地質雷達對巖體中存在的不良地質體、地下水及圍巖類別預報準確度較高。該預報給施工提供大量的具有指導意義的結論與建議，減少工程中因圍巖條件變化而帶來的災害性事故。
　　參考文獻
　　（1）黎志光，劉基，地質雷達對隧道支護體系缺陷的探測應用分析，公路交通科技，2006，06：128-131
　　（2）鄧居智，莫撼，劉慶成，探地雷達在巖溶探測中的應用，物探與化探，2001，12：474-476