隧道超（chāo）前地質預報技術是隧道（dào）施工過程中必不可（kě）少的重要環節，對於防治（zhì）隧道施工過程（chéng）中的（de）地質災害、實現生產安全、提高施工的（de）綜合效益具有重要（yào）的意義和作（zuò）用。本文（wén）首先（xiān）對隧道施工超前地質預報技術的應用現狀進行（háng）了深入分析，包括地質分析法、物（wù）探法當中的TSP法和地質雷達法，然後對上述幾項地質預報技（jì）術的應用優勢及應用不足（zú）等使用現狀情況進行了探討，最後對（duì）隧道施工超（chāo）前地質預（yù）報技術未來的技術（shù）、需求、壓力（lì）等發展趨勢進行了（le）展望，以期對本領域相關研究提供一定的參（cān）考。
　　關鍵詞：隧道（dào）超前地質預報技（jì）術;TSP法;地質雷達;應用現狀;發（fā）展趨勢（shì）
　　1 引（yǐn）言
　　隨著國民經（jīng）濟（jì）迅速（sù）發展，我國的交通（tōng）網絡建設正在不斷完（wán）善，全新（xīn）的公（gōng）路、鐵路交通網線正在朝著西部等偏遠山區不斷延伸。各種類型（xíng）的隧道(洞)在交通網（wǎng）絡建設中地位愈來愈顯示出重要作用。據預測，我國將在近幾十年內完成鐵路交通、公路交通（tōng）以及水利水電、能源礦山、市（shì）政工程等領域大量隧（suì）道(洞)工程的（de）修建，我國將成為世（shì）界上隧道修（xiū）建規模最大、難（nán）度最（zuì）高的國家。
　　近年來我國的山嶺（lǐng）深大隧道及跨海隧道等高難度（dù）隧道工程不斷湧現，對工程地質勘察工（gōng）作的要求也不斷加大。然而，由於施（shī）工區域複雜多變的地質條件以及現有地質勘探（tàn）手段的局限性，無法及時、精準地揭（jiē）示隱蔽於隧道沿線的諸如節（jiē）理、斷層、溶洞、破碎岩體等不良地質（zhì）體，這成為（wéi）隧道施工過程中出現塌方、突水等地質（zhì）災害的重大誘因。
　　為了及（jí）時（shí）、有效地掌握隧道施工（gōng）期間掌子麵前方的地（dì）質情況，以減少或杜絕施工過程中的地（dì）質災害、實現生產安全，就必須做好隧道施工過程中超前地質預報（bào）的相關工作。如在貴州省赤望高速公路白臘坎（kǎn）至（zhì）黔西段第六合同段中，因為采用了合理的隧道施工超前地質預報，最終極大地減（jiǎn）少（shǎo）了安全事故的（de）發生，有效提高了隧道工程的綜合效益[1]。本文在前人研究的基礎之上，對隧道超前地質預報技術應用現狀進行（háng）了深入的分析（xī），並對其未來發（fā）展過程中的問題和趨（qū）勢進行了探討，為超前地質預（yù）報技術的綜合研究提（tí）供了參考。
　　2.隧道超前地（dì）質（zhì）預報技術的應用現狀
　　2.1 地質分析法
　　地質（zhì）分析（xī）法（fǎ）是目前隧道施工中最基本、應（yīng）用（yòng）最廣泛的超前地質預報技術方法，其主要是根據掌子（zǐ）麵、隧洞及區域地表條件的地質調查結果（guǒ）進行（háng）超前預報。通過（guò）地質分析法能夠判（pàn）斷施工所在（zài）區域地質情況，劃分（fèn）風（fēng）險等級，重點辨識高風險區域，同時，還可以通過對隧道掌子麵前方的不良地質現象（xiàng）進行預測（cè）勘察，依照（zhào）預測（cè）可能出現的類型、規（guī）模、部位（wèi），在隧道施工前製定出相應的超前（qián）地質預（yù）報方案，確保施工過（guò）程中選用工藝與措施的科學合理性，降低事故發生率。改預報方法主（zhǔ）要針對於埋深較淺、地質構造不太複雜的地質，準確度高，不適合在深埋隧道以及地質構造複雜多變地區采用，因為，無法保（bǎo）障預測準確性，並且（qiě）該方法開展工作難度較大[2]。
　　2.2 物探（tàn）法
　　物探法是根據隧道工程（chéng）岩土體不同（tóng）的物理特點，采（cǎi）用不同的探測方（fāng）式（shì）和探（tàn）測儀器對隧道內部進行（háng）地球物理（lǐ）變化的探測，該方法是一種間接測試的方式。由於物探法對（duì）於隧（suì）道掌子麵的施工不會造成（chéng）影響，並且也不會破壞地質，所以（yǐ）該方法在近些年（nián）得到（dào）了快速發展。
　　物（wù）探法主要有包括以下兩種方法：
　　TSP法。該方法始創於20世紀90年代末，是由瑞士安伯格測量技術公司所研發的（de）一套超前預報係統。TSP(隧道地震勘探)屬於多波多分量探測技術，其主要（yào）通（tōng）過（guò）利用地震波在不均勻地質體中（zhōng）產生的反射波特性原理，檢測出掌子麵前方岩性（xìng）的變化，起到對隧道掌子麵前方及周圍臨近區域地質情況進行預測。TSP法主要應用（yòng）於100-200米（mǐ）中、長距（jù）離（lí）超前地質探測預報中，其應用優勢主（zhǔ）要有探測距離遠、抗幹擾性強以及分辨率高等。目前已經成功地在法國、日本等多個國家的公路和鐵路隧道、輸水隧洞等進行了千餘次卓有成效的地質超前預報工作，同時，TSP法也獲得了我國隧道工程技術人員的一致認同，在國內得到（dào）了快（kuài）速發展並被成功地（dì）應用於公路和鐵路隧（suì）道工程中。
　　(2)地（dì）質（zhì）雷達（dá）法。地質雷達法是利（lì）用隧道前方岩石（shí）介質界麵的電磁特性差異而產生的電磁反射波進行隧道超（chāo）前預報，其發（fā）射的是高頻的電磁脈衝，在複雜的地質環境下，電磁波的衰減很快。在（zài）岩性較好（hǎo）情況下（xià）該方法一般能夠探測開（kāi）挖麵前方10～30 m範圍內及隧道周圍的地質狀況。該方法具有成本低、使用簡單，可操（cāo）作性強等（děng）優勢[3]。
　　3.隧道超前地質預報技術的（de）發展趨勢（shì）
　　從超前探測（cè）技術（shù）的發展現狀來看，技術本身仍存在諸多難題亟待突破，尤其（qí）是（shì）如何綜合應用多種全新的探測技術和方式以滿足深大山嶺隧道和跨海隧（suì）道等工程的施工安全需要（yào）。因此，未來隧道超（chāo）前地質預報技術發（fā）展所麵臨的形勢、需求及壓（yā）力均非常緊迫[4]。
　　3.1 綜（zōng）合應用多種探（tàn）測技術
　　單一超前地質（zhì）預報方法（fǎ）的準確度並不完全可靠，目前還沒有哪種預報方法能對所（suǒ）有地質（zhì）缺陷都做出準確（què）預報。隻有將多種超前預報技術進行結合，取長補短、互為驗證，互為補充，才能夠（gòu）實現降（jiàng）低多解性、提高探測可（kě）靠性的目的。筆（bǐ）者認為可以將地質（zhì）分析法、地質雷（léi）達與TSP法（fǎ）三種超前（qián）地質預報技（jì）術相結合，以TSP法為（wéi）主要方法（fǎ），以地質分析法和地質雷達法為輔助方法，建立係統立體的綜合超前預報方法。
　　3.2定（dìng）量化超前預報技術
　　鑽爆法是隧道施工過程中一種重要（yào）有效的施工方法，目前鑽爆法施工隧道超前地質預報技（jì）術已經趨（qū）於成熟，未來發展的方向在（zài）於怎（zěn）樣實（shí）現定（dìng）量化超前預報。定量化超前預（yù）報（bào）是指（zhǐ）利用（yòng）先進的定向（xiàng）激發探測方（fāng）式，對施（shī）工區（qū）域各種複雜的（de）地質（zhì）環境實現精確地質（zhì）數據的定量化分析和（hé）提示。實現定量化超前預報的核心和關鍵在於創新探水定量這一難題。在定量化探水方麵，僅有核磁共振法和激發極化法這兩種物探方法被證明（míng）對水量有較敏感的響應[4]，但是隧道內利用核磁共振和激（jī）發極化進行最後的定量探（tàn）水目前處於起步階段，也就是最多半定量估算的水（shuǐ）平，未來還需要開展大（dà）量的室內和現場測試來查明具體地質條件下兩者與水量的內在關係，以研發出真正（zhèng）切實有效的定量（liàng）探水方法，實現對地質情況的精準預報。
　　3.3 TBM施工隧道超前（qián）地質預報技術
　　TBM法是歐美、日本等發達國家廣泛采用的一種隧道施工方法，我國也在逐漸接受和推廣（guǎng）。TBM法的（de）地層適應性（xìng）差，對超前地質預報的安全性和適應性要求較高，需要根據隧道掌（zhǎng）子麵（miàn）的具體特點，判（pàn）斷掌子麵的水體情況，綜合應用（yòng）兩到三種（zhǒng）超（chāo）前地質預報技術，以長、中、短（duǎn）距離相互（hù）搭配（pèi），優勢互（hù）補，降低多解性為原則進行預報，此外，利用掘進（jìn）機破岩震動激發的被動源（yuán）地震波法可（kě）實（shí）時探測反饋前（qián）方的地質情況，具有（yǒu）很好的前景;將觀測係統通過利用（yòng）多同性源屏（píng）蔽聚焦激發極化技術可以布置在掌子麵上，有效的縮小了占用空間，在TBM應用中，也據用較好的前景（jǐng）。在定（dìng）量估算水量過程中，激發極（jí）化技術（shù）的應用是很好的可行方法，必要時可將單孔定向雷達裝配 TBM 機械（xiè）上[4]。與此同時，地球物理儀器的搭載技術（shù）是（shì）TBM的一個特殊的需求，在未來的技（jì）術（shù）研究中，相關技術人員將把如何實現超前地質預報儀器與TBM 機械的一體化（huà）搭載和（hé）自（zì）動化快速測量最為極力解決（jué）的重要問題[4]。
　　3.4 隨（suí）鑽或鑽孔精細（xì）超前探測技術
　　通（tōng）常來說，鑽孔地球物理技術能夠（gòu）科學地探明隧（suì）道掌子麵中的含水量（liàng）情況，並為是否會影響隧道工程的施工質（zhì）量提供參考。隨鑽或鑽孔精細超前探測（cè）技術的（de）分辨率越高，結構（gòu）麵的成像越好。在進行隧道施（shī）工前，通過對隨鑽或鑽孔精細超前探測技術的科學合（hé）理運用，實現超前地質預（yù）報中對隧道內部結（jié）構特點的更好了解，從而起到降（jiàng）低地質災害的發生。
　　此外，隨著我國（guó）科學技術研究人員對探測技術的不（bú）斷研究與（yǔ）探討，已研發了（le）跨孔地質雷達、跨孔彈性（xìng）波等（děng）跨孔成像探測技術，研究成效（xiào）有所進展，但是，在未來的研（yán）中，需要加大對（duì）提高（gāo）空間分辨率技術方麵的提升。在充（chōng）分考慮探測效率因素上，更重視對單（dān）孔探測技術（shù）的應用。當前，在隧道超（chāo）前探測中，單孔地質（zhì）雷達成為唯一可用的單孔探測技術，其探測半徑較大，且具（jù）有隨（suí）鑽探測的可（kě）能性[4]。但由於電磁波傳播的全（quán）方向性，目前單孔雷達無法測定目標體的方位角，單孔雷達定向探（tàn）測理論和技術是今後研究的重點之一。
　　4.結語
　　筆者（zhě）在（zài）總結前人已有研究（jiū）成果的基礎上，結合自身參與的工（gōng）程實踐（jiàn）以及開展的相關調研，對隧道超前（qián）地質預報技術的應用現（xiàn）狀進行了（le）深入分析（xī），並展望了該技術未來的發展趨勢。對於該（gāi）領域的研（yán）究者（zhě）和應用者來說，應立足當前，放眼（yǎn）未來，充分厘清（qīng）具體隧道工程的結構特點，探討采用合理的探測技術，力求不斷提高探測（cè）結（jié）果的準確性，使超前地質預（yù）報能夠為隧道工程（chéng）施工提供良好的服務，以此不斷推動我國隧道工程更好的發展。