上海勘察設計研究院（集團）有限公（gōng）司青島分公司  李耀   266199

摘要：綜合超前地質預報技術可以有效地證明地質條（tiáo）件，降低工程風險，是進行各種隧道施工預測方（fāng）法的有效技術手段。有效（xiào）結合（hé）不同的（de）預測方法是綜合超前地質預報的關（guān）鍵。為避免隨機組合（hé）和預測方法效率低下與預測項目實際情況相結合的問題，可以（yǐ）使用層（céng）次分析法和Yaahp軟件進行多階段組合評估，並對各種預測（cè）方法的權重進行量化，合理地預測最佳預測係統。結合先（xiān）進的鑽井技術（shù）、地質雷達、地質分析和TSP補充的綜合預測方法的合理選擇（zé）。城（chéng）市地鐵（tiě）預測的實際（jì）應用表明，該方法在複雜多變的地質環境和各種環境影響因素的隧道預測中取得了良好的效果。
關鍵詞：層次分析法；綜合超前地質（zhì）預報；應用
        引（yǐn）言
        我國已經成為隧道建設最（zuì）多，難度最大的國（guó）家（jiā），隨著城市的快速發展，地鐵建設引起了各國政府（fǔ）的（de）關注。在地質環境複（fù）雜的城市，地鐵建設的要求更加嚴格。城市地下管線的密（mì）集分布，各種建築基（jī）礎和複雜的地質條（tiáo）件對工程建設提出了嚴峻的（de）挑戰。勘測操作通常無法準（zhǔn）確確定地（dì）質災害的具體位（wèi）置和規模，而海拔地質預測對於減少施工的盲目（mù）性，並防止意外地質災害的發生，超前地質預報尤其重要。超前地（dì）質預報主要采（cǎi）用地質分析、物理勘探、超前鑽探等手段，對隧道開挖前的（de）圍岩條件進行檢測（cè），確定不利地質體的性質、位置和規模，有效指導現場施工。目前（qián）較為成熟的地質預測方法主要是地質調查法、地雷（léi）雷達、TSP、高空鑽探、紅外（wài）探測等，其特征因預測方法而異（yì），並根據方法選擇最佳組合（hé）進行超前地質（zhì）預報，避免了預測的盲目性。傳統的綜合超前（qián）地質預報主要依賴於人們對選擇的感知，並且通常無法有效地組合在一起，從而影響（xiǎng）預測的成本和有效性。根據隧道開（kāi）挖（wā）的工程地質條件，結合係統的工程方法，製定先（xiān）進的隧道地質（zhì）預報方案，進行定量的（de）綜合評價，具有十分重要的意義。層次分析法和模糊綜合評判法（fǎ）可以做出科學的決策和評價，以解決結（jié）構複雜項目中超前地質預報方法的決策問題。
        1.層次分析法
        層次分析法是一種（zhǒng）定性和定量相結合的多屬性確定分（fèn）析（xī）方法。比較各種相關因素對目標的影響，利用數據表（biǎo）達主觀判斷（duàn），確（què）定（dìng）目標內各個因素的權重，構建模糊判斷矩陣，進行多階（jiē）段模糊綜合判斷和決策。在層次分析模型中，複雜的問題可分解為多個元素，並且根據（jù）不同的屬性將元素分為不同的組。層次分析模型通常分為三類：目（mù）標層，基礎層和指標（biāo）層。考慮到超前地質預報計劃的選擇因素和重要性，將目標層確（què）定為針（zhēn）對超（chāo）前地質預報的最佳計劃。預測過程的評估標準層主要（yào）考慮（lǜ）檢測（cè）精度，技術可靠性和經濟合理性。根（gēn）據實際情況，將每（měi）個（gè）指標級別細分為不同的評估指標。
        2.隧道綜合超前地質預報的研究
        隧道綜合超前地質預技術是解決隧道施工中地質問題，降（jiàng）低施工風（fēng）險的重（chóng）要技術手段。由於隧（suì）道地質條件（jiàn）的複雜性和不可預測性以及物理勘探方（fāng）法的（de）局限性，單一的預測方法已不能滿足當前隧道建設（shè）的要求。隨著國內（nèi）外廣泛研究，已經在該領域取得了一（yī）定的成果。彭立民等提出（chū）了一種綜合預（yù）測方法，該方法結合了表麵空間差分檢（jiǎn）測（cè）和隧道表麵TSP203檢測的淺（qiǎn）埋隧道斷麵。山東大學岩土工程中心（xīn）建立了多層次的預報係統，並根（gēn）據“結合地質，物探與鑽探”的原則，對伴隨的斷層，海底隧道和岩溶隧道進（jìn）行了優化。提出具有綜合先進地質預報作用的四色隧（suì）道地質災害預警機製，並製定相應的應（yīng）急預（yù）案（àn）。朱（zhū）和華（huá）等提出定性和定量分析，以提高綜合預（yù）測（cè）的（de）準確性。北京交通大學考（kǎo）慮到宜萬鐵路奇（qí）嶽山隧道的特殊地質條（tiáo）件，開發了一套綜合的岩溶隧道先進地質預報綜合係統，使地質預測以（yǐ）信（xìn）息為基礎。李天斌等采用模糊神經網絡方法建立了隧（suì）道施工中常見地質（zhì）災害的綜合分類評價係統（tǒng），以實現綜合預測。
        3.隧（suì）道超前預報技術
        3.1綜合預（yù）報方法（fǎ）
        當前，國內外都（dōu）將重點放在預測隧道前方的地質條件上（shàng），並且已經有（yǒu）很多檢測前方不良地質體的（de）方法，並且不斷（duàn）出現新的檢測設備。常用的地質預報（bào）方法如下。 （1）地質分析法（fǎ）。研究了隧道的地質背景、地形、地貌（mào）、氣候、水文地質結構、地層岩石學和地表植（zhí）被等，初步分析隧道（dào）施工建設過程中可（kě）能產生（shēng）的地（dì）質災害。
在此期間，通過研究揭露的圍岩，弄清了地質發展的規律，並為施工過程中的綜合超前預報奠定了基（jī）礎（chǔ）。地質分析（xī）法在施工前和施工中都可以進行，可（kě）粗略預報掌子麵前方的工程和水文地質條件，但結果會很粗糙，尤其是（shì）在地質（zhì）條件複雜的地區很難發揮作用。（2）超前鑽探。通過單孔勘探，多（duō）孔勘探或鑽孔取芯，直接揭（jiē）露掌子麵前方的地質特征（zhēng），直接反映了岩體的概況，尤其是多（duō）孔外插角鑽（zuàn）探，但是鑽（zuàn）孔（kǒng）的成本較高，並（bìng）且會延遲施工。 （3）地質素描。施工過程中每次進尺後對掌子麵進行地質編（biān）錄。盡管這種（zhǒng）方（fāng）法不需要花費時間，並且可以根據技術人員豐富的地質經驗來推斷掌子麵前方的地質情況，但（dàn）總的來說，經驗方法（fǎ）仍（réng）然需要其（qí）他物理（lǐ）勘察方法的驗證。
        3.2地（dì）質災害的地質分析法
        3.2.1水體
        從地質（zhì）分（fèn）析的角度來看，當（dāng）隧道穿過可溶性岩石與不溶性岩石之（zhī）間的接觸界麵，分（fèn）層的含水層形成的較強滲透（tòu）性和相對防水性的地層，地下河流通過（guò）的部分，斷層斷裂帶，不整合麵和侵入性的岩石接觸（chù），下沉線，背斜核部的中心位置和地下水位影響帶的位置時，可（kě）能會發生湧（yǒng）水現象。
        3.2.2溶洞
        岩溶發育的四個（gè）基本條件是：水蝕（shí），岩石溶（róng）解度，水流和岩石滲透性（xìng）。此外，不同的岩石群具有不同的岩溶發育程度，岩溶的發育受地質構造表麵的控製，同時（shí）受隔水頂板和底板的控製。也與岩石的產狀密切相關，侵蝕麵和沉積期的地形對岩溶的發育也（yě）有一定的影響。
        3.2.3弱岩體（tǐ）
        在工程建設中，弱岩（yán）體可分為弱型、破碎型、高應力型、膨脹型等。但是，由於弱岩石和破碎岩石之間在物理勘探方（fāng）麵存在明顯差異（yì），弱岩石主要是低強度岩石塊，但具有良（liáng）好的岩石完整性，例如風化岩石，泥岩或低強度（dù）頁岩。軟岩的主要地質災（zāi）害包括大範圍的岩石變形和滑坡。施工前的（de）地質調查數據通（tōng）常是判斷（duàn）這類岩石外觀的主要依據。在施工過程中，有（yǒu）必要對表麵進行良好的地質（zhì）素描，以便猜測此類岩體的可能位置。
        3.2.4斷層斷裂
        在隧（suì）道施工過程中，隧（suì）道表麵縫隙和裂縫的數（shù）量（liàng）和密度急劇增加，岩石強度降低，岩石破裂，大裂變岩石，相對較強的岩石風化作用，泥漿含量增加等。填充在結構表麵上的動態變質礦物，例如滑石，方解石，石英（yīng）等，例如字形結構（gòu）和其他小的扭曲結構（gòu），拉伸缺陷附近的羽毛狀結構，都明顯增加。上述地質現象通常是斷層的先（xiān）兆（zhào）。
        3.3綜合超前地質（zhì）預報技術體係
        將隧道的長短結合地質，物理勘探和（hé）鑽探，並采用層次分析法優化預測方法，科學合理地對隧道進行綜合預測，構建一個預測體係。也就是（shì）說，通（tōng）過地質學，首（shǒu）先要宏觀地（dì）分析要預測的隧道各段（duàn）的地質（zhì）狀態，確定在施工過程中可（kě）能發生的異常地質體，然後通過層次分析法確定預報手段。並在必要時進行預鑽孔以檢查地質異常。這些方法基本上可以確保在施工（gōng）過程中不（bú）會發生嚴重的地質災害。
        結語
        基於層（céng）次分析法的綜合超前（qián）地（dì）質預報，主要結論（lùn）如下。首（shǒu）先，地質分析是（shì）其他預測技術的基礎，其作用不可忽略。通過地質分析和評（píng）價，可以宏觀確定隧道（dào）區域（yù）的地質特（tè）征和條件，為層次分析法的參數確定提供依據，為有效預測方法的優化提供依據。其次，基於層次分（fèn）析法，在（zài）地質（zhì）分（fèn）析的基礎上，充分利（lì）用了物理勘探的優勢，實現了不同的預測目（mù）標。同時，在充分（fèn）考慮隧道（dào）現場實際情（qíng）況，定量評價預測方法，最終選擇一種更適應的（de）預測方法，保證綜合預測效果，在減少歧義的前提（tí）下，提高了檢測（cè）效（xiào）率。實際工程應用證明（míng），基於層次分析法的綜合超前地質預報不僅可以充分發揮多種預測方法（fǎ）的（de）優點（diǎn），而且（qiě）可以相互補充和驗證（zhèng），從而大大提高了預測的準確性，對提高（gāo）探測效率起到了重要作用。