地質雷達超前預報探測雷達 產地：俄羅斯
工程概況
貴州坪隧道為分幅隧道，左幅起訖樁號為ZK87+290~ ZK89+815，全長2525m，左線ZK87+290處設計高程為822.85m；隧道單洞建筑界限寬×高為10.25×5m，設計荷載：公路Ⅰ級。
2.1.1地形、地貌
隧址區微地貌位于中低山坡頂及斜坡坡腳地段，地貌上屬構造剝蝕中低山地貌，橫坡15～30°，場地最低標高約765m，最高處標高約1085m，相對高差約320m；擬建隧道進出口均位于中低山緩坡地帶，隧道穿越中低山，通過地段沖溝不發育；進口地質探測雷達超前預報現場工程案例推薦線軸線走向與巖層走向夾角58～62°。隧址區進口段第四系松散堆積層分布較薄，大部分地段基巖裸露，植被較發育；隧址區出口段第四系松散堆積層分布較厚，植被總體較發育，緩斜坡部位多為農田。進口段位于中低山陡坡處，洞口區無明顯沖溝，山體基巖裸露，斜坡體在自然狀態下處于穩定狀態；出口段位于中低山緩斜坡處，洞口區無明顯沖溝，第四系松散堆積層分布較厚，斜坡體在自然狀態下處于穩定狀態。
2.1.2 水文地質條件
隧址區地表水主要為大氣降水、微沖溝溝水及農田灌溉水。大氣降水因地形坡度較陡，雨水排泄較快，順勢注入溝中，斜坡上無自然積水。
隧址區地下水類型分第四系松散堆積層孔隙水及碎屑巖風化裂隙水兩種。
第四系松散堆積層孔隙水：主要賦存于殘坡積層中，受大氣降水補給，順層徑流向金家溝排泄，其透水性及富水性較好，局部含滯水，無統一地下水面，量微，對擬建隧道影響小。
碎屑巖風化裂隙水：賦存于巖層風化裂隙中，主要受大氣降水、上層滯水等滲透補給，順層徑流排泄，富水條件也較差，故隧址區地下水總體較貧乏。據本次勘察鉆孔鉆孔提水試驗成果（詳見附表N0貴隧5-1～N0貴隧5-2），巖層滲透系數碎屑巖類2.14×10-4～7.81×10-5m/d。
隧址區氣候屬亞熱帶濕潤季風氣候，受季風影響顯著，年平均降雨量為1137.8mm。
2.2工程地質條件
2.2.1 地層巖性
據地面調查及鉆探揭露，進口地質探測雷達超前預報現場工程案例隧址區地層為兩大類：第四系全新統殘坡積層（Ql4ed）、第四系全新統崩坡積層（Ql4cd）及古生界志留系韓家店組（S1h）巖層、古生界志留系下統石牛欄組（S1sh）巖層及古生界志留系下統龍馬溪組（S l 1）巖層。
2.2.2 地質構造與地震
場地處于川黔南北向構造帶與北東向構造帶交接的復合部位，北與新華夏系第三沉降帶的“四川盆地”相接，構造形跡主要為經向構造體系、華夏系構造體系。線位主要構造有桑木場背斜：位于習水縣城西南12km的魯城、桑木場一帶，總體軸向北東40～50°，軸長約63km，核部為主要為寒武系地層，南東翼主要為侏羅系地層，北西翼主要為白堊系地層。兩翼傾角15～35°，為南西寬緩北東狹窄基本對稱的圓頂背斜。根據1：20萬桐梓幅區域地質資料，該擬建隧道區內，地質構造條件簡單，隧址區內無大的斷裂構造通過，僅在隧道出口段受二郎灘斷裂的逆掩斷層之影響，巖體破碎，新構造運動微弱，屬相對穩定期，基底巖層巖性為古生界志留系下統韓家店組巖層（S1h）鈣質頁巖、泥質灰巖、灰巖，巖層優勢產狀276°∠26°；古生界志留系下統石牛欄巖層（S1sh）灰巖，巖層產狀276°∠26°；古生界志留系下統龍馬溪組巖層（S l 1）炭質頁巖、泥質灰巖，巖層優勢產狀275°∠23°；覆蓋層為第四系全新統殘坡積堆積層（Ql4ed）、第四系全新統崩坡積堆積層（Ql4cd）。
隧址區內晚近期構造運動輕微。
隧址區屬貴州省習水縣，據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2001）、《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010），抗震設防烈度為Ⅶ度，設計基本地震加速度值為0.05g，設計地震分組為第一組。應根據《公路工程抗震規范》（JTG B02-2013）的相關規定進行設防。
2.3 區域地質穩定性評價
據1：20萬桐梓幅區域地質資料，隧址區內地質構造條件較簡單，僅出口段受二郎灘斷裂的逆掩斷層之影響，巖體破碎，區內的控制性斷裂無活動性表現，總體而言，區域構造目前處于相對較弱時期，區域構造穩定性較好，現屬相對穩定期。
2.4主要技術指標
貴州坪隧道起訖樁號與長度、主要技術指標，見表2.1、表2.2所示。
表2.1 貴州坪隧道長度、樁號一覽表
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隧道名稱
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起訖樁號
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隧道長度（m）
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備注
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貴州坪隧道
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左線
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ZK87+290~ ZK89+815
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2525.00
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? |
表2.2 貴州坪隧道主要技術指標
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項目
名稱
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行車速度（km/h）
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建筑限界
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設計荷載
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寬度
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高度
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貴州坪隧道
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80
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0.75+0.5+2×3.75+0.75+0.75=10.25m
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5m
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公路-I級
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基本方法和原理
“TGS-360Pro” 系統地震波超前預報方法3D-3C是基于不同極化反射地震波來記錄的，可以選擇不同的震源（大錘，液壓錘）和炸藥。錘擊震源在合適的地質條件下能夠達到150米的探測范圍，炸藥震源可達幾百米。彈性波記錄系統預設了三組分（3C）檢波器的可選分配，可將它們分布在隧道壁等位置，（一共3-10個檢波器）。
該技術的理念是專注于航空無線電定位每個3C檢波器的工作原理提出了一個定向覆蓋錐形雷達（錐角為45°）。經過極化處理的波場根據每個檢波器，在遷移映射的結果，所有覆蓋錐還原成一在面部的中心點。
在多個振源位置（連續）激發情況下，完整波場矢量分量記錄被在現場處理系統，確保在任何方向從四面（前面，后面，兩邊）收到地塊的可靠而穩定的總結性參數化三維圖像。該參數圖像可以可靠地識別地塊分離元素（地塊材料損壞的垂直區對應于地塊接觸不同的地球動力學狀態）；通過處理得到的圖像可以判別涌水，冒頂和含水區域及破碎帶等隧道前方危險情況。
傳感器及震源布置方法
TGS-360Pro的震源及傳感器布置方法共兩種方式，下圖所示：
本次測試現場掌子面圍巖狀況較好，無碎石掉落適合在掌子面布置傳感器；
探測圖像結果及分析
TGS-360Pro探測結果參考豐富如泊松比、楊氏模量、速度等，下圖是可以直觀看出前方150米圍巖情況；
圖5-1-1顯示的結果為掌子面前方圍巖的完整情況；掌子面樁號為ZK88+313，從圖像可以看出掌子面前方ZK88+333----ZK88+353之間有明顯信號反射區域且信號較明顯，可能存在圍巖較掌子面破碎或斷層區域；樁號ZK88+375----390之間存在明顯的信號反射區域，推斷此區域可能存在較掌子面破碎帶；樁號ZK88+410---430段，此段區域信號反射稍強且信號反射較雜亂，推斷此區域局部存在較掌子面破碎區域；
圖5-1-2像共反應4處可能存在水含量較大的區域，其中ZK88+333---348段含水信號明顯，推斷此區域可能存在涌水區，涌水情況可能在強于掌子面；其他三處反射較弱，局部有涌水，涌水情況較掌子面稍強；
3D數據圖像參考：
泊松比、楊氏模量、波速結果圖像：
泊松比：
楊氏模量：
波速：
探測結論
通過查看數據圖像結合現場掌子面情況及相關地質勘查資料，本次對ZK88+313～ZK88+480里程段進行了預報；結論如下：
1、ZK88+333～353段有明顯信號反射區域且信號較明顯，可能存在圍巖較掌子面破碎或斷層區域；ZK88+333---348段含水信號明顯，推斷此區域可能存在涌水區，涌水情況可能在強于掌子面；
2、ZK88+375----390之間存在明顯的信號反射區域，推斷此區域可能存在較掌子面破碎帶，局部有涌水，涌水情況較掌子面稍強；
3、ZK88+410---430段，此段區域信號反射稍強且信號反射較雜亂，推斷此區域局部存在較掌子面破碎區域；
驗證對比結果
數據處理分析后我們把可能存在異常的區域里程樁號提前通知到現場技術工程師；在掌子面開挖到ZK88+330處時，拱頂部位發現了斷層破碎區域，掌子面下方出現了較大的涌水情況；
現場樁號照片：
現場情況和結果對照：
