隧道超前地質預報是在施工前期（qī）地質勘查成果的基礎上，進一步查明掌（zhǎng）子麵前方一定範圍內（nèi）圍岩的地質條件。超前探測地層岩性、軟弱層的位置、岩體完整程度、斷（duàn）裂帶位置及寬度、圍（wéi）岩富水性等不良地質以及隱伏的重大地質問題。為（wéi）隧道信息化設計、支護參數（shù）變更及施工方案優化提供（gòng）依據，指導施工順利進行，確保施工安全。中交（jiāo）路橋科技有限公司（sī）專業從事隧道超前地質預報，小喬接下來將（jiāng）為您介紹目前工程上主要用到的（de）超前地質（zhì）預報方法：地質調查法、超（chāo）前鑽探（tàn）法、物（wù）探法、超前導坑預（yù）報法、數碼成像技術等。

1、地質調查法

地質調查法（fǎ）是根據（jù）隧道已有勘察資料、地（dì）表補充地質調查資料和隧（suì）道內地質素描，通過地（dì）層層序對比、地層分界（jiè）線（xiàn）及構（gòu）造線地（dì）下（xià）和地表（biǎo）相（xiàng）關性分析、斷層要素與隧道幾何參數的相（xiàng）關性分（fèn）析、臨近隧道內（nèi）不良地質體的前兆（zhào）分析（xī）等，利用常規地質理論（lùn）、地質作圖和趨勢（shì）分析等，推測開挖工作麵前方可能揭示地質情況的一種超前地（dì）質預（yù）報方法（fǎ）。

優點：地質調查法不占用施工時間，該方法設備簡（jiǎn）單（地（dì）質羅盤）、操作方（fāng）便、預報效率高、效（xiào）果好、費用低，且能為整座隧道提供完整的地質資料。

缺點：對與隧道交（jiāo）角較大而（ér）又向前傾（qīng）的結構麵容易（yì）產生漏報，對操作人員地質知識水平要求較高，一般要求專業地質人員來完成。

2、物探法

2.1 電磁波（bō）反（fǎn）射法

電磁波反射法超（chāo）前地質預報主要采用（yòng）地（dì）質雷達（dá）法。中交路橋科技有（yǒu）限公司擁有多套地（dì）質雷達，地（dì）質雷達探測是利用電磁波在隧道開挖（wā）工作麵（miàn）前方岩（yán）體中的傳播（bō）及反射，根（gēn）據傳播速度、反射走時和（hé）波形特（tè）征進行（háng）超前地質預報的一種（zhǒng）物探方法。

優點：將發射天線和接收天線集於一體，具有分辨（biàn）率高、快速、無損、連續檢測、實時顯（xiǎn）示等特（tè）點。在地表探測5～30m範圍內的地下地層（céng）或地質異常體（tǐ）(溶（róng）洞、土洞、斷裂、空（kōng）隙等)反射信號還是比較明顯的，也是一種比較理想的手段。

缺點：儀器密封性差，洞內不易防水、防潮、防塵，易造成儀器損壞，特別是沒有專門的天線，操作起來費時費力，且效果不好；探測距離太短，一次隻能探測5～30m。

隧道內的環境條件與地質雷達的（de）理論（lùn）基礎（chǔ）——半（bàn）無限（xiàn）空（kōng）間不吻合（hé），加之洞內鋼拱架、鋼筋網、錨杆、鋼軌等金屬（shǔ）構件的影響，探測結果（guǒ）一般不太理想。

2.2 地震波反射法

利用地震波在不均勻地質體中（zhōng）產生的反射波特性（xìng）來預報隧洞掌子麵前方及周圍臨近區域的地質情況，可以（yǐ）檢測出（chū）掌子麵前方（fāng）岩性的變化，可以在鑽爆法或TBM開挖的隧道中使用（yòng），而不必接近掌子麵。該（gāi）法有效預報距離100～200m。


優點：適用（yòng）範圍廣，適用於極軟岩至極硬岩的任何地質情況。

預報距離長，能預報掌子麵前方100～200m範圍內的地質狀況，圍（wéi）岩越硬（yìng）越完整，預報（bào）長度就越大。

對隧道施（shī）工幹擾小，它可在隧道施工間隙進行（háng）。

提（tí）交資料及時，在現場采集數據（jù）的第（dì）二天即可提交正式成果報告。

缺點（diǎn）：其預報地質（zhì）體距離掌子麵的位置是根據24個爆破孔與（yǔ）接收器之間的彈性波速度的平均（jun1）值和地質體反射（shè）波到達接收器的時間來確定（dìng）的，由於彈性波速度的差（chà）異而導致地質體預報位置與實際情況有（yǒu）所差異。

預報斷層、軟弱結（jié）構（gòu）麵等麵狀結構反射信號較為明顯，對小型溶洞反映（yìng）不（bú）明顯。

2.3 高分辨（biàn）直流電法

高分辨直流電法是以岩石的電性差異（電阻（zǔ）率差異）為基（jī）礎，在全空間（jiān）條件下建立電場，電流通過布置在隧道內的（de）供電電極在圍（wéi）岩中（zhōng）建（jiàn）立起（qǐ）全空間穩定電場，通過研究地（dì）下電場的分布規律，並根據視電阻率分布圖預報（bào）開挖工作麵前方（fāng）儲水、導水構造分布和發育情況的（de）一種（zhǒng）直流電法探測技（jì）術。

優點：適用於探測地層中存在（zài）的地下水位（wèi）置及含水量大小。

2.4 瞬（shùn）變電磁法

瞬變電磁法（fǎ）是一種時間域的（de）電磁探（tàn）測方法，介質在一（yī）次電流脈衝場激勵下會產生渦流，在脈衝間斷期間渦流不會立即消失，在其（qí）周圍空間形成隨時間衰（shuāi）減的二次磁場。二次磁場隨時間衰減的規律主要（yào）取決於異（yì）常體（tǐ）的導電性、體積（jī）規模和埋深，以及發射電流的形態和頻率。因此，可以通過接收線圈測量的二（èr）次場（chǎng）空間（jiān）分布形態，了解異常體的空間分布。

優點：由於施工效率高，純二（èr）次場觀（guān）測以及對（duì）低（dī）阻體（tǐ）敏感，使得它在當前的煤田水文地質勘探中成為首選方法（fǎ）；

瞬變（biàn）電磁法在（zài）高阻圍（wéi）岩中（zhōng）尋找低阻地質體是最靈敏的方法，且無地形影響；

采用同點組合觀（guān）測，與探測目標有最佳耦合，異常響應強，形態簡（jiǎn）單，分辨能力強（qiáng）；

剖麵（miàn）測量和測深工作同時完成，提供更多（duō）有（yǒu）用信息。

2.5 紅外探測法

一切物質（zhì），每時每刻都在向外部輻射紅外電磁波，並形成紅外輻射場。物質在向外部發（fā）射紅外輻射的同時，必然會把它內部的信息（xī）傳遞出來（lái），因而根據輻射場的變化，即探測曲線上所出現的異常（cháng），可提前發現隱蔽的災害實體，從而預防災害的發生（shēng）。紅外探測就（jiù）是將紅外輻射場理論應用（yòng）於隧道地質預報中，當隧道外圍空間和掘（jué）進前（qián）方存在隱伏水體或含水構造時，隱伏水體或含水構造產生的異常（cháng）場就要疊加到正常場上，使隧（suì）道內的正常場產生畸變，根據拱頂、隧底、邊牆、掌子麵（miàn）探測曲線、測量數據的變化就能確定隱伏水體或含水構造所在（zài）空間方位。
紅外（wài）探水儀

優點：紅（hóng）外探測能準（zhǔn）確判斷出探測點前（qián）方有無（wú）水體存在及其方位。對水體的探測有較高（gāo）的準確率，屬於新（xīn）技術。

缺點：不（bú）能對水量（liàng）、水壓（yā）等重要參數進行預報（bào）。對（duì）數據采集點的條件要求高，探測（cè）數據受影響程度較高，如：受（shòu）噴射作業後水泥水化熱影響（xiǎng）；爆破作業後測線範圍內溫差明顯的影響（xiǎng）；測（cè）線範圍（wéi）內存在高能熱源場（如（rú）電（diàn）動空壓機等）的影響。

3、超前鑽探法

在隧道內安放水平鑽機進行水（shuǐ）平（píng）鑽進，根據隧道中線水平方向上鑽孔資料來推斷隧道（dào）前方的地質情況。地質情況可根據鑽進速度的變化、鑽孔取芯鑒定、鑽孔（kǒng）衝洗液的顏色、氣味、岩粉以及在鑽探過程中遇到的其（qí）他情況綜合判斷。
超前（qián）鑽探施做

優點：可比較（jiào）直觀地告訴我（wǒ）們鑽孔（kǒng）所經過部位的地層岩性、岩體完（wán）整程度、裂隙度與地下水情況。與物探方法相比（bǐ），它具有直觀性、客觀性（xìng），不存在物探手段經常發生的多解性（xìng）、不確定性。

缺點：費用高（gāo）、占用隧道施工時間長，且資料隻是一孔之見（理論上講，由於溶洞發育的複雜性、多變性，幾個鑽孔（kǒng）也難百分（fèn）之百地把掌（zhǎng）子麵前方的管道、岩溶提（tí）前揭露預（yù）報出來）。

遇（yù）軟弱岩層取芯困難，對岩溶隧道布孔位置帶有偶然性，在複雜（zá）地質條件下很難預測到（dào）掌子麵前方（fāng）的小斷層和貫（guàn）穿性大節理。

4、超前導坑預報法

超前導坑法是在隧道正洞中（zhōng）某個部位開挖一個斷麵較小的導坑以探明地質（zhì）情況的方法。該方法較平行導坑法更直接、更準確。正洞導（dǎo）坑可作為隧道施工（gōng）工法的一（yī）種，既開挖（wā）了隧（suì）道，又探明了地質，超前導坑法可分（fèn）為（wéi）超前平行（háng）導坑和超前正洞導坑。

優點：平行導坑（kēng）超前的距離（lí）越長，預（yù）報也越早，施工（gōng）中就有充分的準備時間，可以增加工作麵，加快施工進度，還可以起到排水減壓作用，改善通風（fēng）條件和探明地質構造條件的作用。采用（yòng）超前平行導（dǎo）坑進行（háng）預報比較直觀，精度（dù）高，預報的距離長，便於施工人員安排施工計劃和調整（zhěng）施工方案。超前正洞導（dǎo）坑布置在正洞中，其作用與平行導坑相比，效果更好。

缺點：無論是平行導坑或者是正洞導坑費用都很高（gāo），有（yǒu）時候需要全洞進行平導開挖（wā）。在（zài）構造複雜地區準確度不高。

5、數（shù）碼成像技術（shù）

這是一項具有（yǒu）高科技含（hán）量和發展前景的（de）技術。它可利用掌子麵超前鑽孔或（huò）隧洞已開挖（wā）段（duàn）坑壁的畫象情報，用計算機數值處理等方法，進行相關處理，就能進行施工階段圍岩級別的判定、掌子麵前方地（dì）質情（qíng）況預測。

該方法設備簡單，僅僅需要一台或幾台較高分辨率的數碼相機及相應（yīng）的附屬（shǔ）配件。該項（xiàng）技術在我國尚處於研究階段。