隧道施工超前地质预报研究现状及发展趋势

隧道施工超前地质预报研究现状及发展趋势
摘要：超前地质预报属于隧道施工过程中尤为重要的环节，能够有效保障隧道
施工的安全性，并且防治灾害，实现隧道施工过程中的信息化。

在隧道施工超前
地质预报方法不断探索及开发的过程中具有不同的适用范围及条件，所以就要在
隧道施工过程中进行相应的补充及验证，选择不同的超前预报方式，从而为隧道
施工提供精准的地质预报数据，避免在隧道施工过程中出现人身和设备等一系列
的安全事故。

基于此，本文就对隧道施工超前地质预报进行研究，并且分析其发
展趋势。

关键词：隧道施工；超前地质预报；现状；发展方向
引言
随着我国基础设施的快速发展和山区的发展，深埋隧道土的数量不断增加，
隧道区的土壤和水文地质条件存在诸多不确定性。

在隧道开挖过程中，出现塌方、突水、突泥等现象，土壤使用安全得不到保障，财产损失严重，土壤周期得不到
保证，给土体造成了巨大的损失。

隧道超前地质预报可以在一定范围内找出土体
前方的地质情况，并预先制定相应的防治措施。

因此，隧道超前地质预报对隧道
土的安全应用具有重要意义。

1目前隧道施工超前地质预报的发展状况
1.1地质法
地质方法是目前隧道施工超前地质预报中应用最广泛的方法之一。

它主要是
探测隧道和地表，并提前报告结果。

地质规律主要包括以下几个方面：第一，地
表地质勘查，主要是指对隧道周围环境进行全面而具体的地质勘探，并全面了解
其具体信息。

为后续隧道施工地质预测提供了相应的理论依据，属于定性分析范畴。

其次，对地质勘察图进行描述，并在正式开工后对施工条件进行快速调查。

根据调查结果，应描述该地区的地质条件，以帮助找出该地区地质的不良特征。

1.2超前地质钻探、导坑法
这种方法的实质是一种直接的勘探方法，它利用以前调查的地质条件，提前
实现准确的预测。

这种方法主要适用于地质结构简单的隧道施工。

例如，岩石不
易变化，地质不容易受到板块运动的影响等。

与其他先进的地质预报方法相比，
该方法具有较高的精度。

主要包括以下两种方法：一是超前水平钻进法，这种方
法主要利用钻孔速度和岩石硬度路径，分析岩石特征、水量条件、成岩条件和完
整性。

其次，以隧道探测的地质条件为主要依据的超前坑道法，为隧道的发展提
供了指导。

1.3物探法
该方法基于岩体性质的不同，依靠各种探测设备和方法，探索隧道周围环境
的变化，以获得各种必要的地质资料。

这是一种间接勘探方法。

这种方法对以前
的施工影响不大，不会破坏地质。

正是由于这些特点，该方法的通用性得到了迅
速的提高。

最常用的地球物理方法有三种：第一，红外水探测，这是最常用来调
查隧道施工中的含水量。

该方法使用的机理是地质体和水体中的分子特征不断变化，受红外辐射波的影响，产生不同强度的辐射场，并依赖于探测设备。

它可以
检测岩体的红外场强，也可以检测工作面前方有水的情况。

第二，弹性波探测范
围内的声反射法，它基于声波的传导特性，在已知隧道具体资料的情况下，可以
推断岩体的地质特征，测量长度约为80m。

具有资金成本低、测试结果短、耗时
短等优点。

此外，这种方法非常容易使用，具有很强的可实现性。

第三，TSP法
是最适合于长距离隧道施工预测的方法，也是世界上最先进的技术。

它主要依靠
人工地震波，然后接收反射波。

根据反射波在介质中传播的特点，对反射波的相
关信息进行了研究，得到了所需的数据。

该方法具有检测距离远、抗干扰能力强、分辨率高等优点。

2超前地质预报的主要内容和土作方法
超前地质预测应包括地层岩性预测，特别是软弱夹层、破碎地层、煤层及特
殊岩土的预测。

地质构造的预测，特别是断层构造发育、节理密集带、褶皱轴等，影响岩体的完整性，影响不良地质的预测，特别是岩溶、人工孔洞、瓦斯等的预测。

对地下水，特别是岩溶管道水、富水断层、富水褶皱轴和富水地层裂隙水的
预测，应在地质预报前进行。

分析掌握主要土壤地质问题、主要地质灾害隐患及
其分布范围，确定地质复杂性分类，确定重点预测区域，并根据掌握的地质条件
进行预测，及时调整隧道段地质复杂性分类、预测方法和技术要求。

为了提高预
测精度，需要对各种预测方法得到的数据进行综合分析和判断，以提高预测精度。

在断层预测方面，根据区域地质资料、土壤地质图和纵剖面图，以及必要的地表
辅助地质调查，进一步验证了断层的性质、发生、位置和规模。

采用弹性波反射
法确定隧道内断层的近似位置和宽度。

在必要的情况下，采用红外探测和高分辨
率直流法探测断层带地下水的发育情况。

必要时，利用先进水平钻井技术预测断
层的准确位置和规模、破碎带的物质组成及地下水的发育。

通过地质素描、深孔
和断层趋势分析，预测了断层的分布。

在岩溶预测方面，根据区域地质资料，研
究了隧道场地岩溶发育规律，根据隧道地质素描结果，对地质复杂性分类和超前
地质预测方案进行了验证和调整，根据地质条件，可采用弹性波反射法进行长、中、长距离探测。

为了找出规模大、探测量大的岩溶形态。

为了找出岩溶的位置、规模和形态，利用地质雷达进行了近距离探测。

根据地质复杂性的分类、地质素
描和地球物理异常带的划分，对地质钻探进行了超前预测和验证。

对于富水岩溶
地区，必须不断进行超前地质钻探，并进行叠加.有必要深化岩溶地区的钻孔探测
工作。

3隧道施工超前地质预报今后发展
从我国现代隧道施工超前地质预测研究中可以看出，预测的主要内容是隧道
工程地质条件预测，而对施工地质灾害的研究较少，影响施工安全。

如果发生地
质灾害，将导致施工中断或造成人员伤亡。

因此，在今后的发展中，应重视相应
的理论研究，有效地加强地质勘查的新技术和新方法。

3.1 结合多种探测技术
在现代中国有关隧道施工超前地质预测的研究主要集中在对先进检测技术仪
器的研究和开发上，结合各种检测技术，在不同仪器的优缺点上取长补短。

从而
有效地提高了超前地质预报的精度。

据相关研究人员介绍，TSP法可与探地雷达
法相结合，TSP法为主要方法，探地雷达法为辅助方法，实现对短时异常的有效
预测。

3.2 定量化的探测
定量检测是指对各种复杂地质环境进行定量分析，准确评估灾害风险和指示。

但关键是要将多种地球物理信息与观测方法相结合来解决这一问题。

核磁共振(NMR)和激发极化对水量高度敏感，但最终的定量检测水平还处于初级阶段，因
此有可能对检测方式与水量之间的关系进行各种实验。

如果实验表明两者都能准
确地实现水的定位和检测，就必须掌握水的特征规律，通过定量技术实现对复杂
地质环境的检测，从而准确地掌握地质环境的状况。

结语
超前地质预报在隧道施工中具有重要的现实意义，其预测结果的准确性直接关系到隧道施工的顺利进行。

因此，有必要在现有技术的基础上，全面完善和完善，使超前地质预报为隧道施工提供良好的服务。

参考文献：
[1]吴俊，毛海和，应松等.地质雷达在公路隧道短期地质超前预报中的应用[].岩土力学，2013（S1）.
[2]刘志刚，刘秀峰.TSP（隧道地震勘探）在隧道隧洞超前预报中的应用与发展[J].岩石力学与工程学报，2013（08）.
[3]刘志刚，凌宏亿.隧道隧洞超前地质预报[M].北京：人民交通出版社，2011.。