世界各國在19世紀70 年代開始了隧（suì）道施工地質預報工作，方法多為通過導坑來了解前方不良地質地段，有的則通過超前水平鑽孔進行預報。瑞士、日本等國十分重（chóng）視隧道施工地質預報，許多施工單位配有專門的隧道施工地質工程技（jì）術人員，或由業主提供專業的（de）施工地質隊伍。超前導坑或平行導坑和超前水平（píng）鑽孔都是（shì）比較直觀的預報手段，原理基本一致，都（dōu）是通（tōng）過揭露沿隧道軸線方向的地（dì）質情況（kuàng）來進行地質預報，隻是兩者（zhě）揭露的斷麵大小有差異而已，可以認為超前水平鑽孔是小比例的超前導坑。超前水平鑽孔相對於導（dǎo）坑來講，耗時較少且經濟性能較好，但需要超前水平鑽機等重型設備（bèi），設備（bèi）的一次投入成本可能較高。還可以通過在超前水平（píng）鑽探施工過程中，對鑽速、回水量等（děng）的記錄分析、鑽（zuàn）孔岩芯的識別、鑽孔衝洗液的顏色變化等來確定前方圍岩的（de）地質情況，進而確定圍岩級別。在（zài）曲線地段、縱坡坡度較大地段超前水（shuǐ）平鑽孔法有一定的應用局限。

地質雷達探測方法是目（mù）前分辨率最高的工程地球物理探（tàn）測方法，該法源於歐美的航天探空雷達技術。1910 年德國（guó）的G。 Leimbach和（hé）H Lowy 就提出了利用雷達原理探測地下物質，但 20世紀70 年代以後（hòu），探地雷達的實際應用範圍才得以擴大（dà）。地質雷達法是交（jiāo）流電法的一種，其基本原理是（shì）由發射機發射脈衝電磁波，其（qí）中（zhōng）一部分是（shì）沿著掌子麵傳（chuán）播的直達波，經過（guò）時間t1後到達接收機；另一部分電磁波傳人岩體中（zhōng），若在（zài）波（bō）的（de）傳播過程中遇（yù）到電性不同的岩體（如破碎岩體、含水岩體等），電磁波就發生反（fǎn）射，經過時間t2後到達接收機，然後根據兩種波傳播時間的差值來確定掌子麵前方不同岩（yán）體的（de）具體位（wèi）置。地質雷達的使用前提是掌子麵前方探測範圍內的岩體（tǐ）的電性與掌子麵岩體有差異，而且差異越大越好。

20世紀50 年（nián）代，蘇聯學者開始研究將直流電法用於煤礦（kuàng）井下（xià）探（tàn）測。直流電法包括電阻率法（電剖麵法、電（diàn）測深法）、充電法、自然電場法、激發極化（huà）法等。其中電阻率法是依（yī）靠人工建立直流電場，在掌子（zǐ）麵測量某點垂直方向的電阻率變化，以此（cǐ）來推測掌子麵前方的地質體情況。該法可以確定（dìng）不同的岩性、進行地層的劃分（fèn），探測褶皺、斷層等構造體的產狀，探查含水體的分（fèn）布情況等。20 世紀70 年代末期，德國、英國提取與利用（yòng）槽波的埃裏相探測巷（xiàng）道工作麵前方的地質構造。

20世紀80 年代以來許多國家都將地質預報（bào）問題列為重點研究課題。澳大利亞研究隧道掌子麵前方地質（zhì）情況預報，聯邦德國進行掌子麵（miàn）前方地層動態的詳細調查研究，法國主要研（yán）究（jiū）在不降低掘進速度（dù）前（qián）提下的勘察方法（fǎ），但（dàn）都未取得可供推廣的研究成果。日本主要研究掌子麵前方地質預報，在青函隧道施工過程中，一（yī）方（fāng）麵開挖超前（qián）導洞，另一方麵在導洞中（zhōng）沿隧道軸線打超前水平鑽孔進行地質預報，這種（zhǒng）方法取得了一定（dìng）的效果，接著又開始了應用地球物理探測方（fāng）法（fǎ）進行超前地質預報的研究。

20世紀90 年代初，瑞士安伯格( Amberg)技術公司研發了一套超前預報係統設備-TSP( tunnel seismic prediction)即隧道地震預報（bào）係統。該係統采用地（dì）震波反（fǎn）射原理，地震波由 24個爆破點上的小劑量炸藥爆炸產（chǎn）生，當爆炸產生的地震入射波遇到岩（yán）體結構有變化的岩層時，在不同介質的分界麵（miàn）上，部分入射波被反射，采（cǎi）用電子傳感器接收。因地震波在（zài）岩（yán）體中以固定的速度傳播，所以（yǐ）反射波的到達時（shí）間和入射波到達不同岩體分界麵的距離成正比，故（gù）能間接測量地質變化帶和測點之間的距（jù）離，預測隧道掌子麵前（qián）方的地質結構及圍岩地質狀況（kuàng），同時還可對圍岩力學（xué）參數（包括動態（tài）楊氏模量、靜態楊氏模（mó）量、泊鬆比、縱波速度、密度、縱橫（héng）波速比等）進行評估。其優點是探（tàn）測距離遠（可達（dá）掌子麵前方100- 300m)、分辨（biàn）率高、抗幹擾能力強、資料解譯速度快、對施工影（yǐng）響（xiǎng）小等。TSP在瑞士、法國、德國、奧（ào）地利、意大利、日本（běn）等國的隧道施（shī）工（gōng）中得到了廣泛的應用。利用TSP進行超前地質預報，是施工決策過程（chéng）中不可缺少的一（yī）道工序。日本學者將TSP用（yòng）於日本的多條隧（suì）道，並且改進開發了C-TSP( continuous-TSP)係統，該係統不是為了做 1SP專門爆破（pò）而產生地震（zhèn）波，而是利用隧道開挖時的每一次爆破，對前方地質情況進行預（yù）測，探測距離最長可達150m。

2000 年左右，美國NSA工程公司開（kāi）發（fā）出TRT（true reflection tomography），即空間層析成像技術，並在歐洲、亞洲開始應（yīng）用。TRT技術在歐洲隧道地質預報中應用較成功，如波利山隧道、奧地利（lì）穿越阿爾卑斯山脈的鐵路雙線隧道等。該方法的突（tū）出（chū）特點是在觀測方式上實現了空間三維觀測，資料處理手段（duàn）采用地（dì）震（zhèn）偏移成（chéng）像方法。該方法將檢波器和激（jī）發炮點布置在隧（suì）道邊牆和掌子麵上，最大限度地擴展橫向展布，以充（chōng）分獲得空間波場信息，提高波速分析和不良地質體的定位精度，較TSP法有明顯的改進。理論預報長度為100 - 300m，軟弱破碎地段為 60 - 90m。

近年來（lái），德國GeohydraulikData 公司開發（fā）出了（le）BEAM／bore-tunnelling electri- cal ahead monitoring)，即隧道電法超前探測技術，是目前唯一的隧道電法超前地質預（yù）報方法。該方法是（shì）一種聚焦電流頻率域的激發極化方法，其最大特點是通過在外圍的環狀電極（jí）發射一個屏蔽電流和在內部發射一個測（cè）量電流，使電流聚集進人要探測的岩體中，通（tōng）過獲得與岩體中空（kōng）隙有關的電能儲存能力參數（shù）PFE (per- centage frequency effect)的（de）變化，預測掌子麵前（qián）方（fāng）岩體（tǐ）的（de）完整性和含水性。其另一個特點是（shì）可以將裝置安裝在盾構法施工的（de）盾構掘進機的刀頭（測（cè）量電極）和外側護盾（屏蔽電極）上，也可安裝在鑽爆法施工的鑽頭前方（測（cè）量電極）和．兩側鋼架（屏蔽電極）上，隨著隧道的掘進，連續不斷地獲（huò）得數據，並實時處理得到的PFE曲線，從（cóng）PFE曲線即可推斷掌子麵前方不良地質體的性質。該項技術在歐洲許多國家已經開始使用。