1隧道超前地質預捍的理論

1.1隧道超前地質預報（bào）的（de）定義

近年（nián）來，我國國民經濟（jì）發展迅速，高速鐵路（lù）、高（gāo）速公路、城市軌道交通等工程大規模建設，長大隧道數量也越來越多，隧道施工進度經常成為控製整個工程進展的瓶頸。

隧道快（kuài）速掘進的主（zhǔ）要（yào）難題是了解掌子麵前方的地質情況和岩石力學參數（shù），其中隧道軸線（xiàn）的地質界麵可能會在施工掘進中發生嚴重（chóng）的問（wèn）題，如（rú）塌方（fāng）、突泥、突湧水等災害，尤其是當這些災（zāi）害交叉發生時，問題會更加嚴重。隧道超前地質預報就是（shì）解決這個難題（tí）行之有效的方法。

隧道超前地質預報(geological orediction/prospecting)是通（tōng）過物探、鑽探或導坑，並配合地質測繪或地質調查等手段探獲的資料，對整個隧道、隧道的某個段落（luò）、隧道的某個部位及其前方一定範圍內的下稈地賈磐（pán）征、結（jié）構（gòu）特征和穿整狀（zhuàng）態、圍岩級別及隧道開栘後的穩帝艙傑講（jiǎng）行預測，並（bìng）提出隧道前方的開挖和支護建（jiàn）議的報（bào）告。

1.2隧（suì）道超前地質預報的主要內（nèi）容

隧道（dào）掌子麵前方可能（néng）存在影響施工（gōng）人員安全、施工進度（工期）、工程結構穩定的不良地質體（帶），采用（yòng）各種隧道（dào）超前地睛（jīng）預報（bào）青法對其位置、規模、性質及其成災可能性進行科（kē）學預測（cè）、並提出確切（qiē）可行的施工對策，以確保工程施工的安全。

預（yù）測預報的主要內容：

(1)斷層及（jí）其影響帶和節理密集帶（dài）的位置、規模和性質。

(2)軟弱（ruò）夾層（含煤層）的位置、規模（mó）及（jí）其性質。

(3)岩溶發育位置、規模及其性質。

(4)有害氣體含量、成分及動態變化。

(5)膨脹岩的膨（péng）脹力、膨脹量及主要礦（kuàng）物（wù）成（chéng）分。

(6)工程地質密（mì）寚可能發生的位置和（hé）規模。

(7)隧道圍岩級別（bié）變化及其分界位置。

(8)不同風化程度的分（fèn）界位（wèi）置。

(9)不良地質（zhì）體（帶）的成（chéng）災可能性（xìng）。

(10)隧道湧水位置、水壓及水量。

1.3隧道（dào）超前地質預報方法的分類

隧（suì）道超前地（dì）質預報（bào）方法分類有多種，如（rú）按預報方法（fǎ）手段、預報空間位置、預報距離等進行分類。

(1)按（àn）預（yù）報方（fāng）法（fǎ）手段分類。按預報方法手段可（kě）分為地質分析預報法、地球物理（lǐ）探測法以及超前水平鑽探法。其中，地質分析預報法包括地麵地（dì）質調查、掌（zhǎng）子麵地質調查等；地球物理探測法包括（kuò）高密（mì）度（dù）電法、tsp 地震反射波法、地質雷（léi）達法等；超前水平鑽探法包括鑽速測試法、超前導（dǎo）坑法以及水平鑽機超前探測（cè）法。

(2)按預報空間位置分類。按（àn）預報空間位置（zhì）可分為洞外與洞內預報。其中，洞外預報包括地（dì）麵地質（zhì）調查和高密度電法（fǎ）等；洞（dòng）內預報包括掌（zhǎng）子麵地質調查、tsp探測、地質雷達探測、超前水平鑽探等。

(3)按預（yù）報距離（lí）分類。按預報距離可分為長距離預報、中距（jù）離預報與短距離預報。其中長距（jù）離預報包括地麵地質調查、高（gāo）密度電法等；中距離預報為tsp地震（zhèn）反（fǎn）射波（bō）法等（děng）；短距離預報包括掌子麵地質調查、地質雷達法、紅外探測法、超前鑽探法等。

1.4隧道超前地質預報

隧道超前地（dì）質預報（bào）包括隧道所在地區不良地質（zhì）宏觀超前預報、隧道洞體內（nèi）不良地質體的超前預報、隧道洞體內超前（qián）鑽探和臨近警報（bào）四部（bù）分內容或（huò）四（sì）個步驟。

1.5隧道超前地質預（yù）報的特點

由於（yú）隧（suì）道施工期地質（zhì）預報是在隧道施工階（jiē）段采用各種方法、手段對隧道施（shī）工掌子麵前方業已存在的但未知的地質條件做（zuò）出科學的正確判斷。因此，隧道施工期地質預報具有較強的綜合性（xìng）、係統性、未知性（xìng）、實（shí）用性（指導性）和客觀性。

隧道超前地（dì）質預報的特點決定了要做好隧道超前地（dì）質預報，需要采用多學（xué）科的知（zhī）識和各種各樣的手段和方法，需要不同專業人員的配合。

2隧道超前地質預報的常（cháng）用方法

隧道超前地質預報的方法比較多，本章主（zhǔ）要介（jiè）紹當下隧道超前地質預報常用（yòng）的三大類，一是地質分析（xī）預報法，二是地球物理勘探法，三是超前鑽探（tàn）法。

2.1地質分析預報（bào）法（fǎ）

地質分析（xī）預報法是隧道超前地質預報（bào）采（cǎi）用的（de）一種基本方法（fǎ）。在隧道施工階段主要根據隧道施工期掌（zhǎng）子麵地質（zhì）條件，如岩體（tǐ）結構麵產狀及其發（fā）育狀（zhuàng）況、岩體（tǐ）破碎程度、岩石的變質程度等的變化特征，結合地麵地質調查結果，采用相關分析（包括結（jié）構麵統計分析、構造相關分（fèn）析等（děng））進（jìn）行超前預報。主要預（yù）報隧道掌子麵前方存在（zài）的斷層（céng）、不同岩類問的接觸界麵特別是岩（yán）漿（jiāng）岩與沉積岩間的（de）接觸界皮壞形式等。地（dì）質分析預報法是隧道施工期間隧道超前地質預報早開展的，也（yě）是任何其他隧道施（shī）工超前地質預報方法的基礎（chǔ）。

2.2地球物理探測法

地球物理勘探，簡稱物探，是以（yǐ）地下岩體的物理性質的差異為基礎，通過探測地（dì）表或地下地球物理場，分析其變化規（guī）律，來確定被探測地質體（tǐ）在地下賦存的空間範圍（大小、埋深、形狀等）和物理性質（zhì），達到解決水文、工程、環境問（wèn）題為目的的（de）一類探測方法。

地球物理探測法就是在隧道內采（cǎi）用地球物理勘探方法對隧道施工（gōng）掌子麵及周圍臨（lín）近區（qū）域進行探測，根據圍（wéi）岩與不（bú）良地質體的物（wù）理特性差異（yì）查明不良地質體的（de）性質、位置及規模。目前，隧道超前地質預報的地（dì）球物理探測法（fǎ）主要有高密度電、探地雷達法、隧道地震預報（bào）法、紅外探測法和beam( bore-tunnenng elec-trical ahead monitoring)法等。

2.3超前鑽探預報法

超前鑽探預報法是指在隧道開挖麵上，利用水平鑽機對前（qián）方圍（wéi）岩進行鑽（zuàn）進，采（cǎi）取嚐芯（或者不采取岩芯），根據鑽進的時間和進尺、岩芯（xīn）（或（huò）岩屑）、鑽孔回水情（qíng）況等來預測掌子麵前方的圍岩的位置和性質（zhì）。它與地球物理方法相比（bǐ）是一種直接的（de）方法，能夠直觀地確定（dìng）開挖麵前方的圍岩情況。這（zhè）種方法簡單可行，快速實用，但對施工幹擾較大，適用於探測前方突泥、突水、斷層（céng）等地質災害。