專利名稱：一種用探地雷達首波相位法預報地下水的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及地下水的預報方法，尤其是一種用探地雷達首波相位法預報地下水的 方法。適用于隧道或隧洞施工掌子面前方的地下水超前預報。
背景技術：
在隧道或隧洞掌子面廣泛應用TSP、探地雷達等方法預報掌子面前方的結構面或 不良地質體，但一直缺乏針對地下水的準確預報方法。由于無法對地下水作出準確的預報， 導致隧道(洞)施工涌、突水現(xiàn)象時有發(fā)生，給隧道(洞)施工帶來較大的安全風險與隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種用探地雷達首波相位法預報地下水的方 法，可在隧道(洞)施工開挖過程中，提前、準確的預報掌子面前方的地下水，以便及早采取 防范與處理措施，確保隧道(洞)的施工安全。本發(fā)明所采用的技術方案是用探地雷達首波相位法預報地下水的方法包括以下 步驟1、在隧洞施工掌子面布置一條U型雷達測線；2、從隧洞右壁起始點開始測試，沿右壁至掌子面再到左壁進行測試，步距20cm，天 線緊貼洞壁放平穩(wěn)后再測試，在兩拐角位置打上標記，測試至左壁終點結束；3、用備份數(shù)據(jù)文件進行頻譜、濾波及增益恢復分析處理，選擇地層的介電常數(shù)進 行時深轉換形成雷達圖像；4、在所述雷達圖像中識別出強雷達反射波同相軸，結合地質資料分析該強雷達反 射波同相軸的性質，對于確定為地質構造的反射波同相軸，提取其單道雷達波形，分析該雷 達波形的直達波首波相位和反射波首波相位；5、若反射波首波相位與直達波首波相位相反，則判斷為含水地質構造；若反射波 首波相位與直達波首波相位相同，則判斷為空腔地質構造。本發(fā)明通過分析探地雷達反射波的首波相位特征，判斷掌子面前方的結構面或不 良地質體是否含有地下水，實現(xiàn)了對地下水的提前、準確預報，確保了隧道(洞)的施工安全。 同時本發(fā)明解決了 一直長期困擾著工程界的難題，為防止發(fā)生突、涌水事故提供了理論依據(jù)。


圖1是本發(fā)明中U型雷達測線的布置示意圖。圖2是本發(fā)明實施例為含水地質構造探地雷達單道反射波波形圖。圖3是本發(fā)明另一實施例為空腔地質構造探地雷達單道反射波波形圖。
具體實施例方式根據(jù)電磁波反射原理，界面兩側介質的介電常數(shù)的差異程度決定雷達反射波的幅
3值，界面兩側介質介電常數(shù)的大小決定雷達反射波的首波相位。由于水的相對介電常數(shù)遠 大于巖土介質，根據(jù)電磁波反射系數(shù)計算公式可知，從巖土層入射的含水界面的反射系數(shù) 數(shù)值大且為負值，表明反射電磁波信號強，且首波相位與入射波首波相位相反；當結構面為 空隙或地質體為空腔時，反射系數(shù)數(shù)值相當?shù)珵檎?，表明反射電磁波信號強，而首波相?與入射波首波相位相相同。由此可判斷反射介質是否為含水結構面或富水地質體。當隧道(洞)地質超前預報時，探地雷達符合電磁波垂直入射條件，在巖體非磁性 介質中的界面電磁波反射系數(shù)為
權利要求
一種用探地雷達首波相位法預報地下水的方法，其特征在于包括步驟1.1、在隧洞施工掌子面布置一條U型雷達測線(4)；1.2、從隧洞右壁起始點開始測試，沿右壁(1)至掌子(2)面再到左壁(3)進行測試，步距20cm，天線緊貼洞壁放平穩(wěn)后再測試，在兩拐角位置打上標記，測試至左壁終點結束；1.3、用備份數(shù)據(jù)文件進行頻譜、濾波及增益恢復分析處理，選擇地層的介電常數(shù)進行時深轉換形成雷達圖像；1.4、在所述雷達圖像中識別出強雷達反射波同相軸，結合地質資料分析該強雷達反射波同相軸的性質，對于確定為地質構造的反射波同相軸，提取其單道雷達波形，分析該雷達波形的直達波首波相位和反射波首波相位；1.5、若反射波首波相位與直達波首波相位相反，則判斷為含水地質構造；若反射波首波相位與直達波首波相位相同，則判斷為空腔地質構造。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用探地雷達首波相位法預報地下水的方法。本發(fā)明所要解決的技術問題是該方法可在隧道(洞)施工開挖過程中，提前預報掌子面前方的地下水，以便及早采取防范與處理措施，確保施工安全，解決該問題的技術方案是先在隧洞施工掌子面布置U型雷達測線，再用探地雷達沿該測線進行測試，將測試獲得的數(shù)據(jù)處理后進行時深轉換形成雷達圖像，找出雷達圖像中的強雷達反射波同相軸，分析該雷達波形的直達波首波相位和反射波首波相位，若反射波首波相位與直達波首波相位相反，則判斷為含水地質構造；若反射波首波相位與直達波首波相位相同，則判斷為空腔地質構造。本發(fā)明可用于隧道或隧洞施工掌子面前方的地下水超前預報。
文檔編號E21F17/18GK101975089SQ20101029793
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月28日 優(yōu)先權日2010年9月28日
發(fā)明者劉志宏, 單治鋼, 吳關葉, 孟繁興, 張春生, 王小清, 黃世強 申請人:中國水電顧問集團華東勘測設計研究院;浙江華東工程安全技術有限公司