隧道及地下工程超前地質預報技術介紹1國內外歷史及現狀1.1超前地質預報的重要性突泥、突水是隧道建設中的主要工程地質問題，甚至為制約隧道建設工期及能否安全運營的關鍵。如雅礱（long）江錦屏二級電站地質探洞施工曾三次遇到特大規模的高壓涌水，其中探洞3948m處突水射程達35～37m，流量0.61m3/s，，沖毀施工設施，疏干地表巖溶大泉，致使使用該泉水發電的電站關閉；衡廣復線大瑤山隧道（14.295km）涌突水，沖毀施工設施，淹沒豎井，延誤建設工期，引發地表巖溶塌陷、水源枯竭、居民生產、生活用水困難等一系列的環境地質問題；衡廣復線南嶺隧道，施工時地表水通過巖溶裂隙下滲，多次發生涌水突泥，導致地表塌陷、井水枯竭、河水斷流；2006年1月2l日10時50分，宜萬鐵路馬鹿箐隧道出口平導PDK255+978.1，即距洞口3152m處的掌子面拱頂突發透水事故，15分鐘內涌水量達18×104m3，造成重大人員傷亡和經濟損失；2005年12月22日14時許四川都江堰至汶川高速公路董家山隧道發生瓦斯爆炸事故，造成44人死亡，11人受傷；日本東海道干線舊丹拿隧道（長7.84Km）1981年開工后曾6次遇到大規模高壓涌突水，最大一次達3.3m3/s，水頭高達1.4Mpa，貫通時總涌水量達l.63m3/s，致使該隧道建設工期達16年之久；日本的萬之瀨（1ai）川引水隧道（8.2km），在施工中出現嚴重涌突水，最大水量2.4m3/s，水頭壓力高達1.45MPa，致使5次改變施工方案，延誤工期近2年；1992年竣工的辛普倫雙孔單線隧道是穿越阿爾卑斯山的第四座特長隧道，施工期間發生的特大規模涌水，涌水量達13.4m3/s，水溫高達47～56℃；前蘇聯的貝阿鐵路北穆隧道（長13.5km），最大涌水量達60×104m3/d。這些工程事例表明巖溶和涌突水給工程本身和周圍環境造成極大的危害。準確預報施工前方地質條件是隧道建設的迫切需要，是確定工程對策、工程措施的關鍵，是工程施工安全的前提，是控制和合理運用工程投資的重要因素。1.2超前地質預報發展的歷史及現狀超前地質預報近年來在我國成為一熱點技術，隧道及地下工程界對此非常重視。國外早在二十世紀四、五十年代就開展了隧道施工超前地質預報工作，日、法、英、前蘇聯、德、美等早己將其列為隧道工程建設必須開展的工作。我國自六、七十年代修建成昆鐵路線時開始開展此項工作。八十年代以來，國內外隧道施工超前地質預報技術得到了長足的發展，盡管如此，還沒有哪一種儀器和設備能解決所有的地質問題，預報理論與技術仍需完善，儀器和設器仍需不斷更新改進。直列現在，我國還未有一部國家、地方、部門專門關于超前地質預報方面的規范，仍屬于半科研半生產性質的技術，大家在工程實踐中仍是探索著前進。2005年中鐵隧道集團主編的行業規范《客運專線鐵路工程隧道施工技術規范》第一次將超前地質預報技術作為專門章節列入，現正在送審之中，尚未發行，我院負責該章節的編寫；2005年我院編寫的《巖溶地區隧道超前地質預測預報工法》通過集團公司級評審，鑒定為集團公司級工法；受鐵道部的委托，我院正在編寫《鐵路隧道超前地質預報技術指南》，盡管時間很緊，壓力很大，我們作為一種榮譽任務要盡全力編寫好，不僅要體現出我院的水平，還要體現出我國在超前地質預報方面的發展水平。很多人在問，目前經常采用的預報手段到底有哪些、原理是什么、有哪些優缺點、適用范圍如何、在工程中該如何選擇、準確度怎樣?帶著這些問題，今天與大家共同探討。2超前地質預報的目的、任務及工作內容2.1超前地質預報的目的及任務1進一步查清因前期地質勘察工作的局限而難以探查的、隱伏的重大地質問題，進而指導工程施工的順利進行；2降低地質災害發生的機率；3為設計變更提供地質依據；4為編制竣工文件提供地質資料。2.2超前地質預報的主要工作內容1地層巖性，特別是對軟弱夾層、破碎地層、煤層及特殊巖土的預測預報；2地質構造，特別是對斷層、節理密集帶、褶皺軸等影響巖體完整性的構造發育情況的預測預報；3不良地質，特別是溶洞、暗河、人為坑洞、放射性、有害氣體、高地應力等發育情況的預測預報；4地下水，特別是對巖溶管道水、富水斷層、富水褶皺軸及富水地層等的預測預報。抄3倘摘超前地質冰預報的主測要手段梳3.吊1謀超前地質乒預報方法著的分類吃超前地質撓預報的方泡法主要包予括：姓1濾地質分析邪法，包括茫地質素描況法、地層約分界線及寶構造線地掘下和地表述相關性分幻析法、地抓質作圖法卡等。革2償超前導坑倒預報法，鉆包括平行暑導坑法、匙正洞導坑嘩法；挺3舉超前鉆探穩預報法，化包括深孔耗水平鉆探肝、鍛5競～跳8域m絮加深炮孔千探測及孔規內攝影；邁4擴物探方法墨，包雨括業TS惱P靠隧道地震榮波反射法麥、惑HS償P握聲波反射斜法、陸地我聲納法、督負視速度幸法、地質惰雷達、紅睬外探測、朵單孔和跨翻孔蔽C常T瘡等。檢3.江2洲各種主要蒼預報手段兩3.2.唐1嚇地質分析綢法葡3.2.碧1.棟1黨地質素描迷法1、原理冰利用地質擦理論和作棟圖法，將接隧道所揭統露的地層享巖性、地咳質構造、階結構面產登狀、地下侵水出露點唉位置及出傲水狀態、敏出水量、搞煤層、溶乒洞等準確障記錄下來圾并繪制成寄圖表，結擠合已有勘鞏測資料，錯進行隧道液開挖面前幫方地質條喂件的預測雁預報。決2滅、優缺點抄該方法設餃備簡單（融地質羅盤閘）、操作驗方便、不痕占用隧道水施工時間其，提交資從料及時，割且能為整友座隧道提胸供完整的頭地質資料脹，費用低繡，但對與游隧道交角歪較大而又蘋向前傾的汁結構面容伏易產生漏諸報，對操始作人員地跪質知識水低平要求較色高，一般陽要求地質刃專業人員克來完成。痕3.2.貢1.譜2鏈地層分界捕線及構造草線地下和奇地表相關蘭性分析法判用已開挖訪隧道段地肆層分界線尤及構造線槍在地表的暴反映預報蠻尚未開挖真段隧道地壯質條件，第預報距離烤長，施工章有充分準亮備時間，盲不干擾施掙工，工作則可由專業沒地質人員凝完成。（意層序、層餡厚、標志籮層）批3.2.巖1.沈3斯地質投影瘡作圖法煌利用地表慶觀測到的消斷層、巖歪脈等產狀痰，投影作浪圖給出該繩斷層、巖酒脈在洞軸策上出現的絡位置。隨超前地質蓬預報的主而要手段景地層分界拉線及構造朗線地下和任地表相關杯性分析法唇、地質投莊影作圖法便3.2.亮2姿超前導坑升預報法薦3.2.天2.仙1散平行導坑杜法掉平行導坑吳法是在隧逆道正洞左蜜邊或右邊揭一定距離歡開挖一個項平行的斷帽面較小的置導坑，以爛導坑中的喬地質情況識通過地質片理論和作名圖法預報耗正洞地質躺條件的方尼法。平行昂導坑的作聰用很多（恩如排水、陪減壓放水免、改善通貴風條件、御增加工作膜面及探明爐地質條件閥等），地我質預報只謀是其中用甲途禍之一，一深般只是當狼設計圖紙辱中有平導滅設計的才值采用該法賄，因其費踢用極為昂油貴。退正洞導坑濫法是在隧六道正洞中部某個部位屢開挖一個欠斷面較小信的導坑以誕探明地質宗情況的方很法。該方謊法較平行通導坑法更逗直接、更臺準確。正將洞導坑可突作為隧道鹽施工工法桐的一種，法既開挖了速隧道，又囑探明了地索質。媽3.2.報3礎超前鉆探杯預報法蹈3.2.槳3.拐1箏深孔水平槽鉆探1、原理倚超前地質量鉆孔是利耕用水平鉆裝機在隧道薦掌子面進民行水平地愛質鉆探獲徐取地質信旱息的一種比超前預報吹方式。下揀圖是某隧冊道復雜地邁段水平鋪揉孔布設力抬式圖，鉆模孔納入了疤施工工序采，晌每嘩30盡m脖一個循環倡，純鉆時爸間衣5躁～躬9毛小時，輔植助時宅間籌1~句2您小時，干雀擾施工時鄉間朋6~1側1斯小時（雖約躍7鍬～悔1井3備％）。（前仰角、伏飄角、外插鳴角）（根閱據需要可四有多種不栗同的布置求方式和鉆窮孔個數）腥2蔽、優缺點優點：我①冊可比較直寫觀地告訴擋我們鉆孔厚所經過部證位的地層裁巖性、巖早體完整程援度、裂隙嶺度、溶洞井大小、有氏沒有水以鎖及可測水介壓高低等油。記②星煤系地層器可進行孔唯內煤與瓦盞斯參數測壺定，采取裹適宜防治戶措施，防怒治煤與瓦貓斯突出危簡險性。（爆《鐵路瓦怕斯隧道技室術規范》休（槳TB10葛12射0絕一曠200巴2柏））門③姿與物探方充法相比，葬它具有直族觀性、客虹觀性，不負存在物探拉手段經常聯發生的多窯解性、不冷確定性。缺點：落費用高、托占用隧道廟施工時間照長，且資簡料只是一帖孔之見。笛（理論上栗講，由于化溶洞發育界的復雜性五、多變性漿，幾個鉆近孔也鼠難擱10奴0宏％地把掌訂子面前方晝的管道巖須溶提前揭乖露預報出迅來。）詞3.2.惑3.選2董加深炮孔斬探測琴該方法是百利用風鉆待或掘巖臺許車在隧道愿掌子面鉆踐水平小孔曉徑的淺孔嶺獲取地質糕信息的一向種方法，卷它是（巖劍溶發育區圓）對深孔陡水平鉆探單的一種重泉要補充，殃因其數量債較多，有胖時效果是攀非常明顯含的。與深巴孔水平鉆腳探相比，鄉它具有設學備簡單、騰操作方便地、贊用低妨、占用隧騰道施工時憑間短，可騎與爆破孔桃同時施作間，只不過君其深度較臉爆破孔羞深謙2速～羽6慮m飲而已。這帝樣，風鉆金探測深度陡總是超前池每循環爆染破進睡尺映2村～綠6該m傳，保證施啊工安全。店缺點是孔叉淺，且不義能取巖芯鑰。非3.2.籮3.睛3父孔內攝影丘目前用的棄比較少，帳中科院武擁漢巖土研魯究所在這舟方面經驗寺比較豐富糖一點。肅3.2.坑4缸物探方法辨（包辜括啟TS烈P獎隧道地震志波反射法薯、幸HS啦P首聲波反射變法、負視致速度法、闖地質雷達葬、紅外探萍測、單孔沖和跨吳孔礦C扣T校等）更3.2.肺4.1艦TS媽P昨隧道地震胸波反射法房TSP2庸0利2撞（忽TSP2扔0器3趁）超前地甜質預報系襲統是專門凱為隧道與曬地下工程改超前地質是預報研制區開發的設杠備，它為濤方便快捷塑地預報掌億子面前元方墳100~奔350澇m跌（圍巖完滋整時可粗麗略預報掌最子面前哥方腰500任m節以上）范林圍內的地唱質情況提拔供了一種尼強有力的悄方法和工臥具。味l年、預報原準理（可以債放一錄像肥）沉TSP2漸0吳2揪（刷TSP2易0搏3置）超前地替質預報系煌統是利用體地震波在令不均勻地蓮質體中產疊生的反射森波特性來袖預報隧道逃掘進面前供方及周圍董臨近區域寧地質狀況團的。它是幟在掌子面灘后方邊墻荒上一定范喊圍內布置獄一排爆破姓點．依此鮮進行微弱蜜爆破，產撒生的地震壘波信號在骨隧道周圍拍巖體內傳總播，當巖補石強度發淹生變化時例，比如有河斷層或巖焰層變化，僚信號的一榴部分被返穿回。界面像兩側巖石屬的強度差脖別越大，租反射回來鞏的信號也挖就越強。季返回的信劈號被經過司特殊設計已的接收器疾接收轉化臟成電信號記并進行放橋大。根據鉤信號返同筆的時間和慶方向，通亂過專用數燦據處理軟揭件處理就居可以得到浩巖體強度淋變化藏界面的位晚置及方位堂。相2肉、優缺點紗及適用范晉圍底①姜適用范圍譜廣迎筋乘適用于極習軟巖至極挎硬巖的任歷何地質情自況。伍②違預報距離支長禾本北能預報掌雙子面前決方家10芬0花～增350朋m稿范圍內的啦地質狀況濫，圍巖越欄硬越完整嗎預報長度程就越大。躺③戒對隧道施仇工干擾哈小連踢繳它可在隧療道施工間潛隙進行，躲即使專門賣安排此項脊工作，也雨不慕過航3噴0泰分鐘左右龍。怠④扁提交資料閥及己時曾帶椒在現場采擊集數據的雁第二天即閥可提交正增式成果報幟告。它設顏計了一套壁專用處理遇軟件，將賺復雜多解電的波形分留析轉換為滾直觀的單椒一解的波洲形能量分齡析圖。看④指將隧道頂慢部和底部凝的波形能剝量分析圖固分析確定母之后，就輛可得出斷甜層破碎帶豪、軟弱夾危層或其它憑不良地質陵體相對于遷隧道的空掃間位置，獻計算機就中會自動繪恭出彈性波察速度有差晨異的地質里界面相對撞于隧道軸辨線的地質保平面圖和傾縱斷面圖甘。廢⑤防預報準確姑性艇改漠其預報地況質體距離沿掌子面的狗位置是根皺據凈2四4抬個爆破孔股與接收器仇之間的彈斥性波速度堵的平均值而和地質體消反射波到炊達接收器向的時間來鴉確定的，紐由于彈性衫波速度的掠差異而導支致地質體澇預報位置雁與實際情旬況有所差酷異。古⑥皮預報精臂度概鴿寇它所能反獨映出的地琴質體的寬迷度是根據攤采樣間隔兇和巖體彈填性波速度濤來確定的閑，如采樣規間隔藝取井8蓮0應μ博s運，彈性波紀速度裕為啦5000色m/乞s僚，則能預肉報出的地洪質體的寬拉度相為洽0.4壘m疼。錘⑦單預報斷層蛛、弱硬巖得接觸面等倘面狀結構胖反射信號防較為明顯江，而預報雅溶洞等點萄狀地質體嘉則不盡如拐人意，因樹其預報原遙理和計算給模型是以果平面為計預算依據，母對小型溶屬洞反映不送明顯。跌3.2.鴨4.2鑰HS眼F繁聲波反射發法脂該方法是劃利用聲波濃在地層中題傳播、反杜射，通過速信號采集示系統接收工反射信號百，根據波士的傳播、珠反射理論畫計算判釋正隧道掌子旺面前方反譜射界面（苦斷層破碎禽帶、軟弱限夾層等）厚距隧道掌袖子面的距灘離來進行華預報。其鍬原理掀與奪TS象P笨相一致，紙現場采集悶信號時要多求沒有其涼它震動源趁。藥HS演P而可以預報奧掌子面前棟力橋5餅0丹～書100籃m眠，還可用見于利用超燦前平導對串正洞未開掌挖段地質賀情況的預卡報。而3.2.綿4.悄3牢紅外探測羽l柳、基本原活理：捷紅外探測誕屬廣義遙型感技術，前它建立在臂紅外輻射恒場的基礎啟上。地球栽上一切物舊質，每時夕每刻都在判向外部輻牛射紅外電泊磁波，并坐形成紅外度輻射場。偷物質在向虹外部發射攏紅外輻射處的同時，販必然會把抖它內部的則信息傳遞企出來，因爛而根據場屠的變化，該即探測曲販線上所出密現的異常狀，提前發岔現隱蔽的扎災害實體蹦，從而預賺防災害的遺發生。紅物外輻射場雹理論應用班于隧道地編質預報中虎，就是，禍當隧道外縣圍空間和缺掘進前方破存在隱伏外水體或含憲水構造時復，隱伏水的體或含水嗓構造產生宰的異常場散就要疊加燒到正常場膀上，使隧闖道內的正難常場產生誠畸變，根丹據拱頂、懷隧底、邊下墻、掌子迫面探測曲賣線、測量良數據的變津化就能確慶定隱伏水諒體或含水記構造所在裝空間方位洞。如右圖棉是某隧道團某里程掌決子面的探便測結果圖芒，據此圖男可判定掌辛子面前方化存在含水疲構造。群2安、優缺點寇及適用范倚圍優點：柿儀器小巧蛇輕便．操論作簡單，廣可實現全略空間全方毀位探測，忽能預測隧主道外圍空些間及掘進粥面前供方日30漲m蛾范圍內是朋否存在隱挎伏水體或膜含水構造么．基本不旋占用隧道踏施工時間蝕，資料分靜析簡沽、侮快述、直彼觀。缺點：脊它只能告田訴探測點狂前層方草30宿m鉛范圍內有墳沒有水，外至于水量澤大小、水疊體寬度及積具體位置唉等則難以覽說清，也慚就是說目仔前紅外探勞測只限于參定性階段蠻。定適用范圍充：湯適用于任解何地層中咱定性判斷礙探測點前劫方獲“扔有沒有破水竹”踢及水體存錫在方位。前3.2.控4.革4雄地質雷達交1愿、預報原勝理垃地質雷達熟采用的是錫時間域脈茅沖雷達，壓其理論基回礎為高頻凈電磁波理被論。工作慎方式是以些寬頻帶短輩脈沖的高賺頻電磁波巧的反射來優探測目的線體。雷達墻系統向被瘋探測物發陜射電磁脈深沖，電磁征脈沖穿過躲介質表面掩，碰到目俘標物或不平同介質之哄間的界面撒而被反射僅同來，根首據電磁波姨的雙程走膀時的長短珍差別，確根定探測目慢標的形態頃及屬性，添結合工程般地質理論卵分析達到臭對埋藏目惜標（地質徹體）的探森測與判斷劈。父2庫、優缺點汪及適用范極圍廳①兄目前國內量還沒有為已隧道超前辛地質預報桐而專門設盡計制作的幟地質雷達半，儀器密擁封性差．庭洞內不易爐防水、防叮潮、防塵修，易造成詢儀器損壞駝，特別是火沒有專門斷的天線，河操作起來住費時費力皺，且效果篇不好。敲②易探測距離督太短，一垃次只能探寄測殺5狀～賀30所m皆，與目前他隧道每天潤開挖接昌近派1訪0軌～策20觸m權的速度極鼠不匹配。僚③蝕隧道內的有環境條件液與地質雷歉達的理論稻基礎一半咳無限空間肝不吻合，橡加之洞內斷鋼拱架、插鋼筋網、度錨桿、鋼杠軌等金屬智構件的影狼響，探測警結果一般校不太理想淺。踢④道就目前的太技術水平另而言，地神質雷達采嫩用高頻率丹的天線作紡為隧道砼陜襯砌質量貞無損檢測簽的手段仍連是比較合暮適的。淋⑤細地質雷達教在地表探碎測晉5掩～伐30身m今范圍內的母地下地層暴或地質異郊常體（溶還洞、土洞中、斷裂、洪空隙等）候反射信號詢還是比較戴明顯的，釋也是一種匙比較理想筆的手段；綠灰巖地區通隧道鋪底嫌前采用中丈～低頻率作的天線作奪為探明隧改底隱伏巖倦溶洞穴的年手段仍是型大家經常嚇采用的。千⑥蜻巖溶重點針發育地段嚼，有時也拾用地質雷武達對掌子銹面前方和從邊墻外側掃巖溶洞穴瓣進行探測璃。缸3.2.得4.類5托陸地聲納耗法算l施、預報原正理雪陸地聲納欲法辣是珍“抹極小偏移惕距高頻寬跪帶彈性波隱反射連續奔剖面餅法論”玻的簡化俗族稱，其基賺本原理也院是地震反撐射法。它星是在隧道擦掌子面上午用錘擊方嘆式產生彈妙性波，并租在激震點漫旁用檢波票器接收。略彈性波向眼掌子面前鄉方傳播，里遇到斷層抖、大節理成、巖脈、繼溶洞及其故它不良地塵質界面會明產生反射寫，由檢波抽器接收到安這些反射綁波，就能套反映前方蹦的不連續姻面。張2蹤、優缺點立①拐儀器為國棕產設備，棍價格便宜哲，工作費穿用較低。鐵②瞎儀器設備背輕便，采俯用錘擊方碧式（而不朽是爆炸方輩式）激發義震波，操循作簡單。厚③賞現場總施偽測時低問眼3倡0閉～越5助0史分鐘。瀉④秋實踐認為棉每次預轉報截8拒0琴～狂100肥m鄰是比較合知理的。腫3.2.鬧4.屆6榴跨孔聲釋波杏C價T蘿成像法右跨孔聲釀波繼C啞T囑是通過探拉測成像確典定鉆孔間惹巖體結構蒸等情況，棄借助醫學匙界咐x洗射線斷層電掃描的基飾本原理，階結合巖土威的物理力堆學性質的角相關分析嚷，采用射暮線走時和太振幅來重剪構巖土內終部聲速值湖及衰減系醉數的場分拆布，通過臂像素、色沸譜、立體序網絡的綜桌合展示，槍達到直觀跡反映巖石囑（體）內蘿部結構圖腎像（如巖累溶洞穴的量位置、規沿模及充填成特性等）貫之目的。飼專用處理釘軟件：禽聲密波典C攀T嚼探測的物狼理前提是餓：具不同詢物性差異責的介質，戀聲波在其伍內部的傳承播速度不缺同。該方稻法通過密狡集對穿的茅測試方式悉，計算并酬模擬測試玻剖面內部嘗的物性差版異情況，域結合現場咳地質分析糠，從而達冷到對測試愉剖面范圍襲內的地質蠢體進行直拒觀的三維湯圖像描述凡。段3.2.你4.啊7宴數碼成像題技術l、原理豬這是一項腦具有高科汪技含最和窩發展前景功的技術一購信息技術敞在地下工睡程中的具的體應用。更它可利用善掌子面超厚前鉆孔或蝴隧洞已開全挖段坑壁劃的畫象情極報，用計欄算機數值裳處理等方妖法，進行鑰相關處理鴨，就能進拋行施工階和段圍巖級針別的判定吳、掌子面菊前方地質防情況預測吵。視2鵲、優缺點披該方法設裹備簡單，移僅僅需要憐一臺或幾確臺較高分肌辨率的數釣碼相機及坐相應的附驢屬配件。叫該項技術蘆在我國尚哭處于引進湖研究階段剩。緒3.2.濃5唯其它怎3.2.概5.根1均聲監測法室巖石受力黑過程中出洗現的微破街壞會在巖沸體中引起足自然聲振提動，隨著息巖體破壞庸程度的發紀展，到將蠢要破壞的并短時間內毛，這種聲郊響會增大南，單位時厭間內的聲倉響次數也佩會增加。刷據研究，凈頂板冒落劃前還發出艦一系列人亭耳聽不見貞的聲音一滲超聲波，轟如果這種招聲響頻率挺越來越大冊，接著急坐劇變小，噴頂板就有殊馬上冒落殘的危險。蠟根據巖石嗽產生微破各壞會在巖變體中引起負聲振動及湊冒頂前聲向響頻度產敢生異常變堵化的原理健，采用儀港器去監收楚或監聽這融類聲振動賺，據以預勿報巖體發歡生破壞的艘可能性和競時間，以思便及時采臟取安全措圓施的方法敏叫做聲監砌測法。這膨種方法利鼻用壓電效警應靈敏的尖材料做成潑接收換能姜器（聲響陳探頭），明將其放在牛鉆孔中或蒸直接粘貼乒在頂板上箭，它能將拼巖體中微悟弱的聲振冊動轉換成蘿電信號，擺經電子放火大器放大大而為觀測塘人員直接丘聽到或進竿行自記，世以監測巖獸體中聲響看的異常變率化。聲監遵測法對聲鄭發射活動艦比較顯著渣的堅硬脆藥性巖石效息果較好，簽而對軟弱刮巖石不太焰理想。推3.2.水5.邪2晴聲探測法況通過人工墨發出聲波歪或超聲波娘，測量它梢在巖體或佛巖石試件陵中傳播速萄度、相位脹、振幅、何頻率等的奮變化，用史以確定巖鏟石力學性鉆質、巖體魄應力等的歉方法稱為葉聲探測法陪。目前用顯聲探測法濁可確定巖辱石的彈性較模量，確冶定巖體的愁裂隙性（美破壞程度償）和破裂傭帶范圍，揚當應力與國聲速有固斷定關系的易情況下，宣還可根據嚼聲速測定青巖體應力售。目前聲把探測法比熱較成功的得是用于測頸動彈性模碗量和破裂僑帶范圍。沸4田工藝流程旋及操作要遙點子4.叫1猶研究既有械資料，制斗定預報方須案溝首先，研向究既有區宰域地質、艇工程地質切資料，必缺要時到地督表補充測糞繪，以達黨到對整個撒地區地質卷情況有一奏個比較全撲面和深刻愛的認識，杯地形地貌楊、地層巖錘性、地質哲構造、不伴良地質及狐特殊地質暑、地下水襲發育情況規、隧道的抵主要工程居地質問題編等，通過專對這些資躁料的分析荒和把握，朗制定預報具預案，針處對不同地導段的地質摔情況進行哨地質預報加重要性分識級，不同離級別的地剖段采取不叫同的預報變手段，以裕達到既預瓜報準確又政節省有限塘預報資源碧的目的。飯根據地質呈災害對隧魚道施工安豈全的危害紡程度，分鼠為以下四腔級：班A辦級：存在覆重大地質牲災害隱患刷的地段，櫻如大型暗待河系統，慰可溶巖與潑非可溶巖剛接觸帶，寬軟弱、破暈碎、富水牌、導水性怪良好的地耳層和大型健斷層破碎擊帶，特殊沿地質地段梳，重大物頸探異常地隔段，可能蹄產生大型葬、特大型書突水突泥隆地段，誘功發重大環舒境地質災才害的地段倉以及高地飽應力、瓦掃斯、天然洗氣問題嚴鈔重的地段舟以及人為勸坑洞等。廚B碗級：中、植小型突水馳突泥地段循，較大物雷探異常地增段，斷裂濫帶等。嶼C候級：水文拉地質條件清較好的碳笑酸鹽巖及芒碎屑巖地邀段、小型紐斷層破碎股帶，發生晃突水突泥玉的可能性膝較小。帥D糕級：非可醒溶巖地段暖，發生突簽水突泥的到可能性極益小。索根據不同痛的地質災稀害分級，趟針對不同泡類型的地做質問題，節選擇不同希的方法和旅手段開展督超前地質侮預報。爹不同地質體災害地段割的預報方幕式為：染A托級預報：叼采用地質錦分析法運、筒TS轟P修隧道地震鄉波反射法腰、朝HS牽P竹聲波反射硬法、地質責雷達、巨紅外探測塞、超前水談平鉆探等剃手段進行噴綜合預報者。首先以榜地質分析乖法進行長睜距離預測聲預報，然絮后采用中蹲長距玉離費TS釀P撇或供HS行P域和一種或杯幾種短距的離物探方鐮法相結合處進行預報綠，同時進孔行多孔超恒前鉆探探魂查。鄉B礎級預報：盛采用地質類分析法誘、勸TS箱P那或乎HS煉P獸，輔以紅爛外探測、唯地質雷達遙，進行必夸要的超前漿水平鉆孔蓋。當發現濕局部地段滲工程地質廟條件較復拜雜時，鍋按票A主級要求實箭施。尊C學級預報：題以地質分頑析法為主漿。對重要怪的地質（想層）界面港、斷層或梢物探異常忠地段可采金用噸TS倘P棗進行探測癥，必要時衣采用紅外笛探測和超文前水平鉆漠孔。遵D納級預報：于采用地質羞分析法。掘4.臺2汪長距離預罷報飼長距離預污報主要采段用地質分涂析法，根音據地面測廉繪和其它民基礎資料兄對隧道通配過區的地馬質界線、趣地層巖性雹、地質構民造、圍巖逐級別、儲重水構造、坡富水規模落、巖溶發蘇育規律及梳特征、其乏它不良地創質及特殊抬地質發育旁情況進行獎長距離、災宏觀預測閃預報，預浩報距離一互般在掌子礦面前夏方逼200寫m閘以上，并幫根據揭示穗的情況進以行不斷的執修正。機地質分析津法，包括紐地質素描局法、地層洽分界線及牢構造線地臘下和地表卡相關性分欲析法、地評質作圖法蠟等。喊地質分析糖法，應編暢制資料：簽l翅、掌子面怠素描圖店2班、隧道與噴導坑地質縫展示圖趁3任、導坑預剃報正洞平拉面圖鄉4疲、地層分荷界線及構婚造線隧道弊內和地表估相關性分虧析預報圖寇5男、特殊地旗段縱、橫相斷曲圖貝6踢、各種監舌測和測試劈資料英7景、有關攝宏影和影像鎮資料娃8泛、隧道竣鉛工工程地宰質縱斷面堡圖盛4.漁3高中長距離阻預報堤中長距離傾預報是在杏長距離預善報的基礎事上采槳用琴TS研P尚或作HS隆P集、深孔水簽平鉆探等批對掌子面牌前源方訓3書0確～丈200廈m生范圍內的足地質情況書作進一步駕的預報，級如溶洞、坊暗河的位素置、規模本、充填情韻況等作較之為詳細的漏預報。在賞復雜地段謹應增掠加情TS族P統或綢HS略P駝預報次數擊，慚TS歐P工每次預報而有效長強度法100穗m煙左右，需熔連續預報憤時前后兩抽次應重痰疊慧10胡m知以上燕，飾HS頭P礦每次預報階有效長度前應汁在賊50績m飄左右，連餡續預報時倘前后兩次鋪重疊長度既應大父于源10議m煌，以便前減后兩次重宮復地段對秩比分析，止另隨著預舒報距離的紗增大，地泰質異常帶斑的位置和慮寬度誤差魔也在增大候。是TS敲P愧隧道地震標波反射法雪預報應編愿制探測報駕告，內容狀包括探測窄工作概況冬、地質解漏譯結果、眼分析處理資波形圖、并頻譜圖、錄深度偏移蓮剖面圖、仇二維成果禽顯示圖及所巖體物理饑力學參數仁表。泊HS塞P梁聲波反射揀法預報應翁編制探測善報告，內曉容包括探槐測工作概根況、地質喘解譯結果鐵、原始記室錄波形圖密、經過處充理用于解贈釋的波形習曲線。店4.押4巧短距離預來報趙短距離預洲報是在中庭長距離預昏報的基礎威上采用掌獄子面素描姜、紅外探炮測、地質廁雷達和超省前鉆孔等司方法進行穴預報，比葛如掌子面柴前候方薯30信m甘范圍內有防無水、在地哪個方位王有水、掌訴子面處地接層巖性、享地質構造侄及巖溶發離育情況等犁，對以上枝判斷可能米有突泥、菌突水和其傷它有害地傍質情況的奴地段進行呆鉆孔驗證友。帖4.4.想1揉地質素描觀隨開挖及毯時進行，浮地層巖性轟變化點、萌構造發育躍部位、巖山溶發育帶殃附近應每終開挖循環斯進行一次轉素描，其泰他地段也創應遠每敬10~2腳0井m蜜進行一次經素描，進劫行掌子面殼編錄，結睬合地面地輕質體投射刷，預報前編方的地質逐情況。畏地質素描游包括正洞低、平導和噸輔助導坑擺洞壁及掌帆子麗素描跳，其主要繳內容包括齊：盒（年1說）工程地濤質淘1帽）地層巖擁性，包括煉地層時代能、巖性、嗓巖體產狀姻等；提2追）斷層，粱包括斷層浮性質、位攜置、產狀雞、破碎帶個寬度及構騎造巖劃分傘，并進行魯斷層帶巖快體的穩定忌性評價。健3蛛）節理，聚包括節理梢產狀、密版度、寬度亭、延伸情雖況、節理舟面特征、悲力學性質壘，分析組時合特征、斤判斷巖體談完整程度燙；肥4懸）巖溶，優包括巖溶像規模、形濾態、位置刊、所屬地肆層和構造扎部位，充價填物成分比、狀態，朽以及巖溶截展布的空蛇間關系。母5座）塌方，獨應記錄塌為方部位、段方式與規敬模及其隨因時間的變捆化特征，充并分析產河生塌方的漫地質原因屬。芳（擁2偉）水文地商質榜1虹）出水點斷位置、出射水狀態、脖水量、水廟壓、水溫遲、顏色、邁泥砂含量和測定，必墻要時進行頓長期觀測膊；炕2摸）水質分由析，判定竹水對建筑揭利料的腐烈蝕性；場3王）出水點搭和地層巖考性、構造論、巖溶、尼暗河等的宮關系分析者；災4劈）必要時灣進行地表煉相關氣象碌、水文觀屈測，判斷蔽洞內涌水牲與地表徑鬧流、降雨浴的關系；憲5冠）必要時困應建立涌杯突水點地串質檔案。談（焰3壘）攝像和理影像滑隧道內重茄要的和具佛代表性的姥地質現象昆如溶洞、灶暗河等應濱進行攝像楚或錄像。族4.4.幼2葵紅外探測騙原則上可拾以定性預誤報掌子面慈前李方霞30頭m奧范圍內有村無地下水第，因其體梁積小、操止作方便、們數據直觀燭、不占用漆施工時間父，可稈以志20伏m樂預報一次懷，前后兩皺次重疊長練度霸10葬m喬，以增加亭對比分析溫。紅外探禁測預報應遺編制探測隆報告，內肥容包括探特測工作概抹況、地質躍解譯結果束、掌子面顫探測數據料圖、左右之邊墻及拱軟頂三條測早線的探測啞曲線圖。當4.4.冒3辦超前地質餅鉆探午超前水平喝鉆孔，需浪要時施做削，一般每摸循詞環限30~4庸0潤m樹；斷層、賺節理密集茂帶或其它蓄破碎富水冒地層每循遭環可只鉆聯一孔；巖嘩溶發育區現每循仍環雖3儀～延5矮個孔，當器鉆到溶洞衰時可適當巧增加，并奸可采用地芬質雷達及餡其它物探懷手段進行僅精細探測把，以滿足鎖溶洞處理抬所需資料座為原則；跑也可進行燙深孔鉆探掏，比如每芬循環饑鉆膛10贊0緣～除150賤m臂，但隨著寒鉆孔深度擺的增加，但鉆具下垂思加大，孔庸位易偏離陷設計值；油巖溶地段封鉆孔應終夕孔于隧道陷開挖輪廓曉線以奉外傳5葉～廢10飾m崇；孔口按劍計算應安么設一定長瀉度的孔口頂管，并安雪設閘閥，其揭露大量莊地下水時亂及時關閉赤閘閥，使糠地下水始帶終處于可酷控狀態，半以便有時溫間制定和咳采取有效沈處理措施悲；連續預團報時前后慮兩循環鉆俯孔應重擋疊噴5~8計m漿；煤層超朽前探測鉆匹孔按《鐵熟路瓦斯隧鏡道技術規境范》滾（抓TBl0眉120~稠200旦2授）執行；內為減少粉握塵污染，森保護操作霞人員身心荒健康，應罪采用水循嗽環鉆；若潔鉆孔主要獵是探測有仍無地下水蠶時，為提仆高鉆進速離度，減少挽工序時間芽，可采用巴沖擊鉆，譯特殊地段蕉應采用回凍轉取芯鉆雅，以便對講巖心進行月鑒定。超關前水平鉆漢探預報應探編制探測棒報告，內心容包括工慶作概況、婆鉆孔探測偷結果、鉆種孔綜合柱罰狀圖。臟4.4.問4逢加深炮孔排探測毀由于隧道犬開挖炮眼內數量較多掏，且風鉆蓄或掘巖臺隙車打眼比沿較方便，執在每循環田掌予面對坦其中的幾偽個炮眼加批深滾至蜓5爆～餓8檔m遲作為預報星探測孔，背實踐證明仰會收到較錯好的效果錫，可探明紅掌子面前摧方地質情尺況，使掌賤子面前方籌總萌有調3~5獅m味以上的巖握盤，避免潤或減少隧屯道突泥、滲突水事故墊的發生。默4.4.叨5傍地質雷達歇目前地質愿雷達用于斯地質預報坐主要在巖賽溶發育地連區探測溶察洞，在非編巖溶地區艘很少用于輩地性質預報。抖在巖溶發棵育區原則送上應連續未重疊式預浪報，但因飲每次預報塊距離較短病為膨5黃～迅30吵m仰，預報準客確度不太數高角約賓3幕0蟲％，且占冤用施工時悲間較長，鼠一般在很儉可能有溶斧洞的地段廁探測溶洞蹲的發育部填位、規模殺大小、走芽向等，稱陽之為精細病預報。地趴質雷達法匪預報應編核制探測報許告，內容許包括探測驕工作概況密、地質解蘇譯結果、寇測線布置稀圖（表）乏、探測剖錘面圖、采乓集及解釋扯參數。際4.侄5劑地質綜合紀判析賀地質綜臺援判析是綜免合超前地樣質預報方扇法的中樞笨，它對以搖上所采用庫的各種預杰報手段獲壺得的資料凳進行歸納逗、分析、均對比，提撞出最終預棄報結論和押工程措施刷建議，指兼導施工。補綜合分析溝探測報告仔，內容包委括工作概賄況、采用尖的各種預亂報手段及蹲預報結果涌、相互印焰證情況、剃綜合分析穩預報結論顆、施工方務法和施工犁技術建議幣。渴超前地質鑒預報的結冤果應體現其出及時性嫩，有異常默情況時應吧及時通知索決策部門廁和施工單喬位，及時耳采取措施臘，使溶洞味、暗河、仔斷層破碎舊帶等不良棋地質體始都終處于可卸控狀態；否在預報前顛方地質情燦況正常的冤情況下，申亦應將預爸報結果及避時通知決互策部門和帖施工單位做，使其安麗排正常施臭工工序，喇組織正常柔施工生產俱。5材料運超前地質銀預報主要浴是通過儀代器、設備腫、觀察分殘析判斷掌燭子面前方況的地質情唐況，所用駛新型材料晶較少媽。堵TSP2尋0鑄2儀或劫TSP2倚0妨3六采用爆速纏大楚于馳6000束m/暮s釀的烈性炸暈藥效果較江好，比如木黑索金保、豬TN盼T篩炸藥。俘6省滑機具設備墾7燥胞勞動組織孕超前地質裕預報的產轟品為文字狠、圖表報戒告，屬技騎術服務行盆列，所需做人員主要違為地質、憲物探專業豆技術人員訊、鉆探技銷術工人，框地質、物布探人員可消以同時兼秒顧地質分獲析、紅外猴探測澆、夸TSP2濃0婆2勤或診TSP2難0積3丟儀器的探桑測、鉆孔概巖芯、巖勵粉的鑒定笛及孔內情昂況的監測慧，但這需活要復合型奏專業人才良，一般情愿況下若幾哥樣預報手垮段同時進旬行，還需畏要各負其較責。侄8歷親安全措旋橡1岸、唐TSP2姑0巾2稱或資TSP2臥0引3喂現場采集在數據使用壇靈敏度很腔高的高爆勤速炸藥，描危險性較洞大，應由緞專業爆破宜工操作。飽2動、鉆機使旁用高壓風自、高壓水繭，管路應俊連接安設稱牢固，并錄應經常檢謹查，防止獅管接頭脫棚落、管路皆爆裂高壓瑞風水傷人益；高壓電墨路接線應浮由專業電檢工操作，品一般人員串不得操作邪。斧3仿、進洞應品帶好安全啦帽、穿防央高壓電的媽雨靴，注吊意操作空礙間上方、迫周圍有無剛安全隱患粗，特別是半鉆探掌子煤面附近是澡否還有危盒石存在。潛4姿、若巖體棵中含有煤裕層瓦斯、仰石油天然死氣等易燃領易爆物，席應采用水煎循環鉆，健且勿干鉆陜，電機、國照明設備口、開關及少其他機械捐設備也應尋采用防爆停型，且不醬得攜帶煙落火進洞。柔5船、為便于材控制超前體鉆孔揭露屈巖溶水時黑的水流及雪采取措施返，孔口應匙安設孔口辜管和閘閥惡，但孔口盾管必須安暴設牢固，迫防止水壓肯將孔口管乒沖出傷人芬。是6般、鉆孔時敏，鉆機前忠方安設擋神板，防止甚泥沙沖出括傷人。彎9謠咽預報實例擦9.象1浙地質概況脹圓梁山深視埋特長隧票道是新建抬鐵路重慶放至懷化線雅關鍵控制周性工程，勵全焦長尋11.0諒68k央m程，最大埋砌深隸約腎780普m群，設貫通種平行導坑認，預留二天線線位。隸因其地質淋條件極為驢復雜，二煌十世紀六個十年代曾油被地質、奏隧道專家撞稱為隧道述修建的禁旋區。該隧攪道穿越烏騙江與沅江著水系分水杏嶺毛壩一壓圓梁山地爆區，為中樂、低山深俊切河谷地詢貌；地質換構造異常偏復雜，隧駱道穿越的寺主要地質鐘構造為毛火壩向斜和繞桐麻嶺背奸斜及其伴抱生或次生問斷裂等構橋造。毛壩她向斜為兩予翼高凸、虛中間低洼浮的槽狀地倡貌，四周晝被志留系營泥頁巖及孟粉砂巖所粱圍限頂托壇的二疊系膝及三疊系鎮碳酸鹽巖所構成的緊環密向斜；乒向斜成核部的空侍間形態呈案長舟形狀淡，南北濟長憐65K討m姨，東西隱寬絹2仇～證3.5K口m抵；平面形截態倒呈鬧“嫁S償”勾狀；桐麻疑嶺背斜為繁中間高聳尼，兩翼傾數斜的條帶蜂狀山脈。洪主要地質狹問題為，缺該隧道存蹄在毛壩向枝斜段巖溶放及大規模唉高壓涌（憐突）水、科冷水河淺迫埋段存在盼較大規模集的河水滲悉漏、背斜代段斷層帶陸巖溶及較帳大規模涌鞭（突）水萌、硬質巖堪巖爆與軟獎質巖大變駕形、局部報石油天然旗氣與煤層狠瓦斯等災州害性重大尿工程地質固問題。磚9.沃2肆地質預報蔑概況寇圓粱山隧爭道超前地創質預報做遍了大量工脖作，它是缺我國建設慌史上第一祥座進行系句統超前地壯質預報的姜隧道，包排括正洞、竹平導、迂您回導坑、玩泄水洞在破內共完成漢如下工作勾量：地質繞素根描寨2485多7.57裙m姜，欲TSP2酷0問2另預螺報倚6累1訂次，紅外幻探喂測概57督0恰次，地質繡雷牌達復2277魄3伯m屑，超前鉆測探母7447株6.8m擋/232巡4約孔、其中讓深岡孔垃1352秘2.7m捕/24犧0債孔從，唱HS疤P冠實驗性探頭測搭4鼻次，跨堤孔唱C部T返法探監測籮1瘡次，通過爽地質作圖邁法平導預的報正洞、名泄水喬洞費9悲6微次。現擇更其兩例說圍明如下。養9.元3刑實例刑一誠笑圓梁山隧綁道深埋充劍填性一號短溶洞早圓粱山隧賀道深埋充撐填性一號捐溶洞處于替巖溶高壓竭富水區，刺超前地質拐鉆探納入順了每循環勒必須進行套的預報手鵲段之列。吵（拐1音）一號溶洞洞平導段剃的地質預所報、探測料情況揮①岸平導掌子映面簡PDK3擇54+2瘦44.伯5宇處紅外探滅測數據及夫曲線見下勵圖。由圖贈可知，掌茄子面薦上齡9跑個測點的糧數據最大田值歷為場67華5鉆，最小值倒為扭66含1箭，其差值陪為段1妻4黨，超過允貼許的安全豪差脾值膠1梯0迅，因而判盼定掌子面探前方有儲珍水構造；干從拱頂、甲左邊墻、西右邊墻紅居外探測曲課線變化趨具勢也可判鋸定前方存軍在含水構捐造。釋②浮在平紫導命PDK3杜54+2顧44.伏5亭掌子面采答用盲MK-框5慎型鉆機進略行超前鉆悠探作業，媽共鉆四孔牛，孔位布喂置如左圖令所示蹄。稼l妖#拋孔鉆進作到顛18~2禮8詠m漢、陡3絲#然孔鉆進融到內17~2線8栽m團、延4私#惜孔鉆進爸到戀17~2粗1束m伍及差24~2砍8械m嫂時，表現診為鉆機稍噸施壓力便勢有較大進陵尺，同時悲可觀察到尚黃褐色淤顛泥順鉆桿暴