【正文】 軟件進(jìn)行處理，獲得 P波、 SH 波、 SV 波的時(shí)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(duì)巖層進(jìn)行劃分，結(jié)合橫波資料對(duì)地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行解釋。解釋中，遵循以下準(zhǔn)則： ，負(fù)反射振幅表明軟巖層。 S 波反射較 P 波強(qiáng) ，則表明巖層飽含水。 ，常常由于流體的存在而引起。 Vp下降，則表明裂隙或孔隙度增加。 探測結(jié)果以報(bào)告的形式提交，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)掌子面前方巖體進(jìn)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(xiàng) 1)嚴(yán)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；接收器孔 2 掌子面 52 米 接收器孔 1 15 米 炮孔 S1 S2 S3 S23 S24 隧道軸 TA 32 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(biāo)記。炮孔要標(biāo)記序號(hào)。 2) 嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施工鉆孔，若測定的位置無法鉆孔，可在以 測點(diǎn)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。孔內(nèi)巖屑和泥漿要用水沖出孔外。 4)注意保護(hù)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(shí)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。 地質(zhì)雷達(dá)超前地質(zhì)預(yù)報(bào) (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(dá)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(dá)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(jì)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(tái)進(jìn)入民用的商用探地雷達(dá)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(dá)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(dòng)作用。圖 5為我 單位的地質(zhì)雷達(dá) SIR 3000 及 100MHz 天線。 33 圖 5 地質(zhì)雷達(dá)主機(jī)及天線 SIR 3000 主要特點(diǎn)： 1） SIR3000 型雷達(dá)的一體化設(shè)計(jì)，加上內(nèi)置式可充電電池，性能堅(jiān)固耐用，整機(jī)僅 4公斤重，是目前市場上最輕便的雷達(dá)系統(tǒng)； 2） SIR3000 型雷達(dá)高分辨率強(qiáng)光型液晶顯示，可在野外強(qiáng)光下操作； 3） 除了傳統(tǒng)的 USB、 Ether, RS232 等接口外，還配備了獨(dú)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(dá)天線種類是最多，使購買我們雷達(dá)的用戶 具有了強(qiáng)大的擴(kuò)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SIR3000 型雷達(dá)主機(jī)兼容。頻率從 16MHz 到 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(bào)要求。 5） 天線和主機(jī)之間使用完全頻蔽的同軸電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，更加結(jié)實(shí)耐用，防土、防塵能力強(qiáng)，不受環(huán)境限制。 6） GSSI 公司開發(fā)的各種功能的雷達(dá)軟件包更豐富了雷達(dá)系統(tǒng)的應(yīng)用，除了配備專用的雷達(dá)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(dá)軟件基于 Windows2020/NT/XP，可在 PC 機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 (2)探測原理 地質(zhì)雷達(dá) (Ground Perating Radar，簡稱 GPR)也稱作探地雷達(dá)，是一種電磁探測技術(shù)，它利用地下介質(zhì)對(duì)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(shí)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(gè)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 34 電性差異的地層或目標(biāo)體就會(huì)發(fā)生反射和透射，接收天線收到反射波信 號(hào)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(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)間、幅度和波形，判斷地下目標(biāo)體的空間位置、結(jié)構(gòu)及其分布。探地雷達(dá)是在對(duì)反射波形特性分析的基礎(chǔ)上來判斷地下目標(biāo)體的，所以其探測效果主要取決于地下目標(biāo)體與周圍介質(zhì)的電性差異、電磁波的衰減程度、目標(biāo)體的埋深以及外部干擾的強(qiáng)弱等。其中，目標(biāo)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(dá)剖面圖上就是同相軸不連續(xù)。可以說，目標(biāo)體與周圍介質(zhì)之間的電性差異是探地雷達(dá)探測的基本 條件。 地質(zhì)雷達(dá)能預(yù)報(bào)掌子面前方地層巖性的變化，對(duì)于斷裂帶特別是含水帶、破碎帶有較高的識(shí)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(dá)是一個(gè)很好的預(yù)報(bào)手段。但是地質(zhì)雷達(dá)目前探測的距離較短，大約在 20～ 30m 之間，對(duì)于長距離隧道的預(yù)報(bào)只能分段進(jìn)行，同時(shí)雷達(dá)記錄易受洞內(nèi)機(jī)器干擾，探測分析中要特別注意波相識(shí)別，排除干擾。 (3)探測方法 在隧道進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)探測時(shí)主要按照以下流程進(jìn)行： 1） 檢查和記錄隧道掌子面的圍巖情況； 2） 完成雷達(dá)主機(jī)和天線以及專用采集筆記本電腦的連接和調(diào)試； 3） 準(zhǔn)備進(jìn)入采集模式，盡 量避免各種電磁的干擾和串?dāng)_； 4） 根據(jù)采集方式，確定天線的運(yùn)動(dòng)方式，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。 圖 6為地質(zhì)雷達(dá)現(xiàn)場工作照片。 35 圖 6 地質(zhì)雷達(dá)法現(xiàn)場工作 3）資料分析與處理 采用美國雷達(dá)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(dá)波波形、相位、頻率和能量等參數(shù)可以基本準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)掌子面前方中小型溶洞、斷層破碎帶和地下水，且探地雷達(dá)相對(duì)于 TSP 來說，具有探小溶洞和探水優(yōu)勢。 探地雷達(dá)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(dá)波被接收天線接收。介電常數(shù)差是雷達(dá)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(yuǎn)高于灰?guī)r、砂巖等巖石，因而探地雷達(dá)對(duì)水有特別的敏感性。 ａ .雷達(dá)波對(duì)水和含水率高的介質(zhì)的反射強(qiáng)烈，反射波強(qiáng)度大 ； ｂ .雷達(dá)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(dá)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(dá)波遇中小型溶洞有明顯的“雙曲線”反映。 36 4 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)質(zhì)量與安全保證措施 超前地質(zhì)預(yù)報(bào) 質(zhì)量保 證措施 為保證超前地質(zhì)預(yù)報(bào)資料的真實(shí)可靠及連續(xù)性， 應(yīng)遵循 以下各項(xiàng)質(zhì)量保證措施： (1) 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)與監(jiān)理工程師密切配合工作，及時(shí)向監(jiān)理工程師報(bào)告情況和問題，并提供有關(guān)切實(shí)可靠的數(shù)據(jù)記錄。 (2) 制定切實(shí)可行的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施方案，并將其納入工程的施工進(jìn)度控制計(jì)劃中。 (3) 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)項(xiàng)目人員要相對(duì)固定，保證數(shù)據(jù)資料的連續(xù)性。 (4) 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)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(bào)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(bào)項(xiàng)目在預(yù)報(bào)和檢測 過程中必須嚴(yán)格遵守相應(yīng)的實(shí)施細(xì)則。 (7) 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)均要經(jīng)現(xiàn)場檢查，室內(nèi)兩級(jí)復(fù)核后方可上報(bào)。 (8) 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、計(jì)算、管理均采用 專用 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行。 (9) 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)項(xiàng)目從設(shè)備的管理、使用及資料的整理均設(shè)專人負(fù)責(zé)。 (10) 針對(duì)施工各關(guān)鍵問題開展相應(yīng)小組活動(dòng)，及時(shí)分析、反饋信息，指導(dǎo)施工。 (11)對(duì)于本項(xiàng)目工程地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，主要采用工程地質(zhì)分析、宏觀地質(zhì)預(yù)報(bào)和長期超前預(yù)報(bào)相結(jié)合的方法進(jìn)行綜合預(yù)報(bào)，對(duì)于地質(zhì)條件較復(fù)雜的地段再結(jié)合短期超前預(yù)報(bào)和超前鉆探的方法進(jìn)行預(yù)報(bào)。 超前地質(zhì)預(yù)報(bào) 質(zhì)量保證體系如圖 7。 37 圖 7 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)質(zhì)量保證框圖 超前地質(zhì)預(yù)報(bào) 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(bào)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(jī)構(gòu)：設(shè)置項(xiàng)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(dān)任副組長。設(shè)專職安全員，定期對(duì)施工現(xiàn)場進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。對(duì)從事隧道超前預(yù)報(bào)工作的人員進(jìn)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(duì)從事隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的施工人員發(fā)放各種必需的勞動(dòng)保護(hù)用品。 開展 “安全、快速超前地 質(zhì)預(yù)報(bào) ”建設(shè)；預(yù)報(bào)現(xiàn)場做到工作規(guī)范，各種預(yù)報(bào)儀器設(shè)備布局合理；在超前預(yù)報(bào)過程中禁止雙層作業(yè)。 1） 爆破作業(yè)施工安全措施 38 采用 TSP 預(yù)報(bào)需要電雷管產(chǎn)生信號(hào)時(shí)，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(jìn)行爆破作業(yè)人員，嚴(yán)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(jìn)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(shí)支護(hù)、有可能高壓涌水地段等嚴(yán)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(zhǔn)檢查人員進(jìn)入工作面。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有瞎炮時(shí) 必須由原爆破人員按規(guī)定處理。嚴(yán)禁在炸藥加工房以外地點(diǎn)改裝炸藥包等加工作業(yè)。裝炮時(shí)嚴(yán)禁火種，無關(guān)人員與機(jī)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。 爆破作業(yè)要由信號(hào)采集人員統(tǒng)一指揮，設(shè)立警戒線，及時(shí)撤離機(jī)械和人員，加強(qiáng)爆破后的安全檢查，由爆破人員負(fù)責(zé)瞎炮的處理，避免事故；所有人員撤至不受振動(dòng)及飛石傷害的安全地點(diǎn)。嚴(yán)格按爆破設(shè)計(jì)裝藥聯(lián)線并檢查，消除不安全因素。 2） 臨時(shí)用電及照明安全措施 進(jìn)行 TSP 超前地質(zhì)預(yù)報(bào) 現(xiàn)場需要用電時(shí)，提前提出向項(xiàng)目部申請(qǐng)，經(jīng)過用電管理機(jī)構(gòu)審核批準(zhǔn)，通知運(yùn)行 、維護(hù)班組進(jìn)行接引。機(jī)電設(shè)備部作為用電管理機(jī)構(gòu)，組織好運(yùn)行、維護(hù)專業(yè)電工班組，明確各自的職責(zé)。建立、健全供用電設(shè)施的運(yùn)行和維護(hù)操作規(guī)程。運(yùn)行及維護(hù)人員必須熟悉操作規(guī)程，熟悉供用電系統(tǒng)的情況。接引電源工作，必須由維護(hù)電工進(jìn)行，并設(shè)安全監(jiān)察員進(jìn)行監(jiān)護(hù)。非電工不得擅自接引電源。施工用電用畢后，應(yīng)由施工現(xiàn)場廠隊(duì)或班組用電負(fù)責(zé)人通知維護(hù)班組電工進(jìn)行電源拆除。非電工不得擅自拆除電源。嚴(yán)禁非電工拆裝電氣設(shè)備，嚴(yán)禁亂拉亂接電源。 ○ 1 安全要求 地下工程照明系統(tǒng)的電壓不得高于 36V， 在潮濕和易觸及帶電體場所的照明供電電壓不應(yīng)大于 24V。照明設(shè)備及電源線的安裝拆卸均由專業(yè)持證電工進(jìn)行作業(yè)。 ○ 2 照明裝置使用安全規(guī)程 39 照明燈具的金屬外殼必須作保護(hù)接零。單相回路的照明開關(guān)箱內(nèi)必須裝設(shè)漏電保護(hù)器。燈具內(nèi)的接線必須牢固。燈具外的接線必須做可靠的絕緣包扎。燈具的相線必須經(jīng)過開關(guān)控制，不得將相線直接引入燈具。損壞的燈具應(yīng)及時(shí)更換，保障施工照明需要。 3） 機(jī)械車輛作業(yè)施工安全措施 超前預(yù)報(bào)作業(yè)前，操作人員必須認(rèn)真聽取施工技術(shù)人員的現(xiàn)場交底及有關(guān)安全注意事項(xiàng)，并對(duì) 機(jī)械作詳細(xì)檢查，作業(yè)中集中精力，不得擅自離開工作崗位。 工作所用車輛應(yīng)建立定期檢修和保養(yǎng)制度，使車輛保持在良好狀態(tài)，車輛駕駛員必須熟悉所駕車輛性能、保養(yǎng)程序及操作方法。 4）防火安全保證措施 嚴(yán)格執(zhí)行《消防法》中的有關(guān)要求，在庫房及臨時(shí)房屋集中的地方，配備各種消防器材并定期檢查。加強(qiáng)對(duì)職工的防火教育，建立嚴(yán)格的防火管理制度。 5）隧洞 超前預(yù)報(bào) 的安全保證措施 安全措施 TSP 超前預(yù)報(bào)時(shí)，禁止施工人員及其他人員站雷管附近。 車輛進(jìn)出隧洞要亮燈和不斷鳴笛，保證剎車良好。 每次進(jìn) 洞進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)前先詢問現(xiàn)場人員和監(jiān)控量測人員了解掌子面情況、然后觀察掌子面情況，然后再進(jìn)行超前預(yù)報(bào) ， 確保工作安全。 （ 3） 人員安全保證措施 超前預(yù)報(bào)進(jìn)場前對(duì)職工進(jìn)行崗前培訓(xùn)，進(jìn)行安全基本知識(shí)和技能教育，進(jìn)行遵章守紀(jì)和標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)的教育，經(jīng)考試合格持證上崗。