隧道施工超前地質預報研究現狀及發展趨勢

蘇校鋒

（山東科技大學地球科學與工程學院，山東 青島 266510）

摘要：在隧道施工過程中，超那么地質預報是至關重要的過程，它能夠有效保證施工的安全性，對可能出現的危險進行有效防范。本文主要對隧道施工超前預報的目前狀況進行分析，并探究其未來的發展趨勢。

關鍵詞：隧道施工；超前地質預報；現狀；發展方向

一、目前隧道施工超前地質預報的發展狀況

現階段，隧道施工最常使用的方式有鉆爆法以及TBM法。在超前地質預報過程中，以上兩種方式有極大的區別。與前者相比，后者的施工隧道環境極其困難。因為TBM法在施工中使用的設備體積很大，所以在施工過程中占據大量的空間，而且金屬構造會對電磁波場產生極大的影響力[1]，所以就出現鉆爆法能夠高效的進行地質預報，但TBM隧道施工環境卻難以使用。從大體上來看，現階段使用的鉆爆法地質超前預報具有極大的進步，后者TBM法超前地質預報雖然受到大眾的廣泛關注，但是其存在的問題一直難以解決。

隧道施工超前地質預報技術在不斷的進步，定量化探測的理念和想法逐步出現并得到快速進步。定量化超前地質預報定義為使用地質超前預報手段完成對對地質三種關鍵特質的定性分析以及定量報告。

1、地質法

地質法是當前在隧道施工超前地質預報中使用最多的方式之一，它主要是進行隧洞以及地表的進行探測，然后將結果進行提前報告。地質法主要包括以下幾個方面的內容：第一，探查地表地質，主要是指對隧道周邊環境進行全面具體的地質勘探，對其進行全面的了解掌握其具體信息，以便于為后續隧道施工超前地質預報提供相應的理論依據，這是屬于定性分析的范圍內[2]。第二，描繪地質勘測圖紙，在正式開工以后，對要施工的情況進行快速的調查，依據調查的結果，描繪出該區域內的地質狀況，以利于發現該區域地質的不良特征。

2、超前地質鉆探、導坑法

這種方式的本質是一類直接進行勘探的方式，利用之前調查到的地質狀況，實現超前精確預報。此類方式主要適用于地質結構不復雜的隧道施工過程中。比如：巖石不容易發生變化，地質不容易受到板塊運動的作用等。相較于其他超前地質預報的方式，這類方法有極高的精確度。主要包括以下兩種方式：第一、超前水平鉆孔法，此類方法主要是利用鉆進的速率以及巖石的硬度等路徑，對巖石的特性、水量狀況以及巖層的狀況和完整程度進行探析。第二，超前導坑法，此類方法主要是依賴于導坑檢測地質的狀況，從而為隧道的的開發提供指導依據。

3、物探法

這種方法是以巖體間性質的差異性為基礎，依賴于各類勘探設備和方法，對隧道周圍的環境一球變化進行勘探，從而獲取該地質的各類所需數據，這是一種非直接的探查方式。這類方式對之前的施工基本沒有作用，因此基本不破壞地質。正是由于這些特點，這種方法的普遍度得到快速的提升[3]。當前使用最多的物探法包括三種：第一、紅外探水法，這類方法最經常被使用在隧道施工中含水量的調查，該方法的使用機理是因為地質體和水體內部的分子在不斷的變化的特征，會因為紅外輻射波的影響，出現強度不一的輻射場，依賴于探測設備，能夠實現對巖體紅外場強度的探查，從而檢測掌子面前有無存在含水體。第二、聲波反射法，此方式是包括在彈性波檢測的范圍內，它是憑借聲波傳導的特點，在隧道具體資料已知的狀況下，推測巖體的地質特點，它所能勘測的長度是80米左右，其優勢是較低的資金成本、緊缺的檢測結果以及工程所消耗的時間短。此外，這種方式極其容易使用，就有較強的可實現性。第三，TSP法，最適合用于長距離的隧道施工超前預報，也是目前全球最前沿的技術手段。它主要是依賴于人工發出地震波，然后對其反射波進行接受，依據播在介質中傳播的特性，研究反射波的相關信息，從而獲取需要的數據。這種方法的優勢在于能夠進行遠距離的探測，能夠較大程度的抵抗干擾，具備極強的分辨率。

二、我國隧道超前施工地質預報的發展方向

依據上述我國隧道超前施工地質預報的狀況，可以看出預報的核心主要是地質的條件，缺少對地質施工過程中可能出現的意外事故或者其他不良影響原因的分析，這在很大程度上降低施工的安全性，如果施工過程中出現不可抗的意外事故，對工程造成影響是一方面，更重要的是施工人員的安全問題[4]。所以專業人士研發的關鍵點都轉變為對超前勘探技術的研發和勘探設備的研制，現階段隧道的施工中使用大量的勘測技術，但是缺乏綜合性，所以預測的結果的精確度相對不高。所以在今后的的研發過程中，應該強化對隧道施工超前地質預報理論的分析，加大力度研發勘探的新手段、新科技，以當前的設備為前提條件，研發出更加可信賴性、更加實用性的新型裝備，以便于隧道施工的使用。除了上述問題，還需要創建更加成熟的不良地質特點辨認方式和規范化的不良地質鑒定標準，還應該將今后的研究重點應該變為對地質進行超前預報[5]。

結語：通過以上論述，隧道工程項目開展過程中，超前地質預報對施工過程的影響力非常大，預報結果的精確度與工程的正常進行有直接的聯系。基于此，要以在對當前的研究結果實施歸納總結，發現其中存在的問題，通過對問題的分析，不斷縮小這些問題對工程的作用這是隧道施工超前預報的研究的重點問題。及時解決出現的問題，才能高效發揮超前地質預報對隧道的有利影響。

參考文獻

[1]孫鐵，張巖. 隧道施工超前地質預報技術簡析[J]. 遼寧省交通高等專科學校學報，2016，（04）：6-9.

[2]張楠. 核磁共振探測隧道掌子面前方含水體方法及應用研究[D].山東大學，2016.

[3]戴敬洲. 豎向充泥型溶洞超前預報技術及防災對策[D].成都理工大學，2016.

[4]徐昌茂. 基于圍巖穩定性與超前地質預報的高鐵隧道鉆爆開挖工法轉換條件研究[D].中國地質大學，2015.

[5]雷堅強，丁彰芳. 公路隧道施工監控量測與超前地質預報技術現狀及思考[J]. 現代隧道技術，2013，（06）：32-38.