在现代隧道施工过程中,采用物探等手段进行超前地质预报,对于准确掌握开挖前方的地质状况、减少施工事故、保证施工人员生命安全和施工进度具有十分重要的意义。在众多超前预报方法中,探地雷达法具有操作简便、分辨率高、屏蔽效果好、图像直观、准确率高、对施工干扰少等优点,具有很好的发展前景。由于目前探地雷达在隧道超前地质预报应用依然存在很多问题,例如现场操作规范性、参数设置合理性、数据后期处理方法以及探测结果解译的唯一性均有待完善和提高,因此本文在国内外探地雷达应用及数据解译研究成果的基础上,结合某新型探地雷达设备和配套低频天线在四座隧道工程施工超前地质预报中的应用实践,针对上述问题进行了以下几个方面的研究工作:(1)在介绍探地雷达基本原理的基础上,基于MATLAB环境的软件模块,发展了探地雷达正演模拟分析软件,实现了对某新型国产探地雷达探测结果的图像显示和数据分析与处理数据功能,为研究和对比该型探地雷达应用于隧道超前地质预报的数据分析与处理提供了一种手段。(2)本文对隧道超前地质预报的电磁波传播过程进行了数值正演模拟,分别建立了典型地质构造(如完整围岩、断层破碎带、富水区、溶洞和含水溶洞)的分析模型,得到了相应的雷达反射波波形正演结果,在此基础上归纳了探地雷达针对上述地质构造成像解译的一般规律。(3)以上述成果为基础,结合探地雷达在隧道超前地质预报中的工程应用,总结出一套规范化的工作方法,包括探测测线布置方式、探测参数设置及探测过程中的注意事项;通过参照和修正特定地质条件的雷达探测图像特征,对探地雷达在实际工程中的探测图像进行解释,从而提高了预报结果的准确性和合理性,相关隧道工程实践验证了本文方法的有效性。