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超前地质预报在隧道中的应用作者：宋鹏飞来源：《装饰装修天地》2015年第04期摘要：隧道工程也是地质工程，探明掌子面前方的地质情况已成为隧道施工安全的重要控制性因素之一。
本文阐述了超前地质预报的目的，并论述了地质调查及地质观测素描、TSP203超前预报系统、和超前水平钻探方法。
并指出了目前地质超前预报技术存在的一些问题，并提出了相应的建议。
关键词：超前地质预报；TSP203超前预报系统；超前水平钻探前言随着国内交通设施建设规模日益扩大，隧道建设也得到了迅猛发展，隧道与其他工程相比较具有隐蔽性、复杂性强，地质条件及周围环境不确定性突出等特点，往往在隧道掘进过程中才能发现不良地质情况，因此常导致塌方、涌水、岩爆等各种地质灾害，不仅会影响工程进度，增加工程造价，甚至会导致事故发生。
因此对隧道地质情况进行及时准确的预报是保证施工安全、减轻突水、突泥等灾害的有效途径。
然而由于地质的复杂性增大了超前预报的难度，所以如何采用单一或综合的方法对地质情况进行超前探测并保证成果的准确性对隧道施工具有非常现实的重要意义。
一、地质预报的目的与计划为了更准确探明隧道地质情况，杜绝不良地质灾害发生，工程应配备一套TSP203地质预报系统，通过地质超前预报，及时发现异常情况，预报掌子面前方不良地质体的位置、产状、含水量情况及围岩结构的完整性，从而为优化施工隧道方案提供依据，为预防隧道突水、突泥等可能形成的灾害性事故及时提供信息。
保证隧道施工安全，减少由于浅埋隧道揭露发育不规律软弱围岩产生大坍塌和地表塌陷而带来的损失。
为动态设计提供必要的地质参数。
搞好地质超前预报可以节约大量资金。
二、地质超前预报的方法根据地质特点和隧道施工“早预报、早预防”的原则，本工程采用地质调查、物探法、电磁波反射法、超前水平钻探、开挖面及其附近的地质观测素描等相结合的综合地质超前预报方法，预测不良地质的位置、性质、规模和对施工的影响程度，计划每100～150m范围内预报一次，根据施工过程中实际围岩情况，进行合理调整。
隧道超前预报的应用与研究作者：李儒挺田鹏程来源：《科技探索》2013年第02期摘要：本文主要探索电磁波法（地质雷达）、地震波法（TSP）及瞬变电磁法在隧道超前预报的应用，并结合工程实例进行分析与说明。
实践表明，采取多种方法对隧道进行综合超前预报，能有效地提高预测的精度，明确前方围岩性状，为确保隧道施工的安全提供有力依据。
关键词：隧道超前地质预报 TSP1引言隧道中地质超前预报的方法有很多，主要有电磁波法（地质雷达）、地震波法（TSP）、瞬变电磁法、声纳法、超前钻孔法及超前平导法等。
但每种方法都有其各自的优点和缺点，面对隧道围岩的不可预见性及复杂多变的特点，尤其在特长隧道和海底隧道，仅仅采用单一的预报方法往往难以满足预报精度的要求。
本文藉助广西壮族自治区岑溪大隧道为依托，对几种常用的预报技术及其综合应用进行探索，以达到提高预报的精度并减少隧道掘进过程中的盲目性。
2 工程实例岑溪大隧道位于广西壮族自治区岑溪市内，是包头～茂名高速公路的一座水文地质条件较为复杂的山岭长隧道。
隧址区位于由福庆向斜、白石垌向斜、塘垌向斜构成的加里东期褶皱及燕山期水汶向斜之间，容县至岑溪断层及大隆至水汶断层分布从隧道两侧分北东、南东向通过，围岩主要以花岗混合岩为主，由于地处构造相对发育区，局部岩体节理、裂隙发育，围岩较破碎且含水量丰富，为确保施工安全及顺利掘进，以减少经济损失，在围岩复杂的特殊地段，综合多种地质超前预报的方法进行预测。
运用地质雷达、TSP、瞬变电磁仪对岑溪大隧道左线进口DK6+750～DK6+790段进行预报，并从各自的分析结果与实际开挖情况进行比对。
预测结果：TSP DK6+750～DK6+790共40m，预测该段围岩强度和稳定性有较大程度的降低，较破碎，节理、裂隙较发育，整体稳定性相对稍差。
瞬变电磁仪预测DK6+750～DK6+760及 DK6+785～DK6+795段出现明显的低阻异常区、预计DK6+750～DK6+760 、DK6+785～DK6+795段围岩节理、裂隙发育，基岩裂隙水较为发育，岩体含水量较大。
综合超前地质预报在岩溶隧道中的应用冯义【摘要】为了提高岩溶地区隧道的超前地质预报的准确性,有效探测不良地质的位置、性质和规模,通过采用钻孔雷达和高精度孔内成像相结合的方法,以贵广高速铁路胡家寨和油竹山隧道为工程依托,对钻孔地质雷达和高精度孔内成像的基本原理、探测方法、观测系统、数据处理与成果解释进行了深入研究.结果表明:钻孔内雷达可以有效探测掌子面前方的富水构造和不连续体,判断含水、破碎带情况,并且可以减少超前钻孔的数量;高精度孔内成像可以直接观测到钻孔中地质体的各种特征及细微构造,编录地质柱状图.弥补了超前钻孔难以在钻孔取芯困难部位获取地质信息的不足,尤其适用于岩溶地区地质预报.【期刊名称】《筑路机械与施工机械化》【年(卷),期】2017(034)012【总页数】6页(P121-126)【关键词】隧道工程;地质预报;钻孔雷达;孔内成像【作者】冯义【作者单位】中铁第一勘察设计院集团有限公司,陕西西安 710043【正文语种】中文【中图分类】U452.10 引言隧道工程设计之前的地质勘查工作，不仅受到地形条件、勘探方法、技术以及勘探成本的限制，而且由于地质体本身变化复杂，地勘工作不能准确地将地质情况真实反映出来，往往导致隧道施工过程中出现地质灾害，无法满足安全快速施工的要求，也无法兑现施工工期[1-5]。
目前，较为常见的地质预报方法有：传统的地质分析法，如地质调查法、超前导坑(洞)法和超前水平钻孔法；现有的隧道负视速度法、隧道地震预报法(TSP)、隧道反射成像法(TRT)、极小偏移距地震波法等；基于电磁法原理的预报方法，如地质雷达法、隧道瞬变电磁法等；以及其他方法，如核磁共振法、红外探水法、温度探测法等。
虽然超前地质预报技术发展迅速，但也存在一些问题，例如单一的探测手段适应性有限，并且存在探测结果的多解性，这就造成了隧道超前预报工作的准确性不高，施工事故频发。
因此，隧道地质预报相关工作还需深入研究，以解决存在的各种问题[6-10]。
隧道超前预报个人总结引言隧道超前预报是指在隧道开挖过程中，通过预测出下一工作面的地质情况，可以提前采取相应的措施以降低工程风险和成本。
本篇文章将对隧道超前预报进行个人总结，并探讨其在地质工程中的应用。
隧道超前预报的原理隧道超前预报通常基于地质勘探、隧道设计参数和隧道断面的分析，结合实地观察和监测数据，运用统计学和概率论等方法综合分析，以预测未来工作面地质情况。
其主要原理如下：1. 地质勘探数据分析：通过对地质勘探数据的综合分析，包括岩性、断裂、地下水等因素，确定隧道工作面的地质情况。
2. 隧道设计参数分析：根据隧道工程设计参数，如初始支护厚度、锚索类型等，对工作面稳定性进行评估和预测。
3. 工作面观察与监测：通过对工作面的实地观测和监测，获取工作面变形和水位等数据，进一步验证和修正预测结果。
隧道超前预报的应用隧道超前预报在地质工程中具有重要的应用价值，主要体现在以下几个方面：1. 提前采取措施通过隧道超前预报，可以提前发现隧道工作面地质问题，并及时采取相应措施。
例如，在预测到高地应力区域时，可以适当增加锚杆的密集程度，以增强工作面的稳定性；在预测到地下水丰富区域时，可以增加导流管的数量和布置密度，以降低工作面的涌水风险。
这样一来，可以减少事故和事后补救成本，提高工程安全性和效率。
2. 优化施工进度隧道超前预报可以帮助工程团队优化施工进度。
通过准确预测工作面地质情况，可以合理安排施工顺序和挖掘速度，以提高施工效率。
例如，在预测到软弱地层时，可以采取钻孔压浆、冻结固化等加固措施，以提高工作面的稳定性，从而加快施工进程。
3. 降低工程风险隧道超前预报可以降低地质工程的风险。
通过及时发现并预测工作面地质问题，可以及早采取相应的施工措施，避免工程事故的发生。
同时，超前预报还可以提前识别出高风险地段，避免投入过多的人力和物力资源，从而降低了工程的风险和成本。
隧道超前预报的挑战尽管隧道超前预报在地质工程中有着重要的应用价值，但也面临一些挑战。
超前地质预报技术在岩溶隧道施工中的应用【摘要】本文旨在探讨超前地质预报技术在岩溶隧道施工中的应用。
首先介绍岩溶隧道施工所面临的挑战，以及超前地质预报技术的定义和作用。
接着分析岩溶隧道施工中的地质特点，并通过案例分析展示超前地质预报技术的实际应用效果。
进一步探讨该技术的优势与不足，并提出完善的应用策略和风险防控对策。
最后总结超前地质预报技术在岩溶隧道施工中的重要性，并展望未来的研究方向。
通过本文的研究，可以更好地理解超前地质预报技术在岩溶隧道施工中的应用及其价值，为相关领域研究提供参考和借鉴。
【关键词】岩溶隧道施工、超前地质预报技术、地质特点、应用案例分析、优势、不足、应用策略、风险防控、重要性、未来研究方向、结论。
1. 引言1.1 岩溶隧道施工的挑战岩溶隧道施工是地下工程中一项复杂而具有挑战性的工作。
岩溶地质在隧道施工过程中往往会带来各种问题和隐患，给工程施工带来巨大的挑战。
岩溶地质属于特殊的地质类型，其地质构造复杂、岩体疏松、裂隙发育、地下水位高等特点使得岩溶隧道施工更加困难。
岩溶地质隧道施工中常常会出现地质灾害，如地表塌陷、岩层断裂、地下水涌入等问题，这些地质灾害给施工安全带来极大的威胁。
岩溶地质隧道施工还面临着地质环境不断变化的挑战，由于岩溶地质自身的复杂性，很难准确预测地质情况的变化，使得施工过程中需要时刻应对各种地质变化。
岩溶隧道施工中的地质情况复杂多变，挑战重重。
为了更好地解决岩溶地质带来的难题，超前地质预报技术的应用显得尤为重要和必要。
通过超前地质预报技术，我们可以提前了解地质变化趋势，有针对性地制定施工方案和应对策略，从而降低施工风险，保障隧道工程的安全顺利进行。
1.2 超前地质预报技术的定义和作用超前地质预报技术是指在工程施工之前，通过综合应用地质勘探、地质预测、数值模拟等手段，对工程地质情况进行科学、准确、全面的预测和评价，旨在为工程施工提供可靠的地质信息和技术支持。
超前地质预报技术在岩溶隧道施工中的应用具有重要意义和作用。
隧道超前地质预报在施工中应用摘要：随着我国基础建设事业的快速发展，山区长大、深埋隧道工程数量越来越多，隧址区的工程与水文地质条件存在很多不确定性。
在隧道开挖过程中，塌方、突水、突泥时有发生，施工安全无法得到保障，财产损失惨重，工期无法保证，给工程造成巨大的损失。
隧道超前地质预报可以探明工作面前方一定范围内的地质情况，提前做好相应防范措施，因此，隧道超前地质预报为隧道安全施工发挥很大的作用。
关键词：隧道；综合超前地质预报；原理及应用由于地质条件复杂，有很多潜在的、无法预知的地质因素，如地层破碎带、断层等。
若不能预先了解隧道掌子面前方的不良地质情况，则可能在隧道掘进过程中会出现塌方等地质灾害，导致人身伤亡，造成巨大的经济损失。
因此，在隧道开挖过程中，用地质雷达进行超前地质预报就显得尤为重要。
通过超前地质预报，可以掌握掌子面前方的不良地质情况以及围岩的完整性等，避免地质灾害的发生，确保隧道施工的安全。
一、隧道超前探测的目的其一隧道周围及掌子面前方的工程地质和水文地质情况对隧道施工的质量和安全关系重大"不良的地质条件极易引起隧道坍方。
突泥涌水不仅在技术上给隧道施工带来极大的困难池常常因突发事故导致人身伤亡、设备损失、工期延误从而造成巨大的经济损失。
其二油于普通工程地质勘察手段的局限性（如地表沉降观测、地表钻探、地表水文地质调查等）无法完全准确的查明洞身围岩状况，导致围岩划分的不准确无法准确知道施工"其三对已开挖段隧道围岩的地质分析、沉降观测、收敛观测也只能是通过当前的围岩岩性对前方围岩岩性的推测真实性不容易把握"只有结合超前地质预报的科学性检测和通过对围岩、支护的时空变形、应力、压力的量测数据分析，才能对隧道支护状态进行评价预报险情!评定设计的合理性反馈设计，及时变更设计"二、工程概况坪子上隧道位于遵（遵义）赤（赤水）公路白腊坎至茅台高速公路第四合同段坪子上村附近，为分幅隧道。
超前地质预报在烟墩山隧道中的应用
摘要：隧道施工中常常遇到不良的地质因素。
为了减少工程隐患并避免灾情的发生，可通过超前地质预报及时、详细地了解开挖掌子面前方的地质情况，为施工方法的合理调整提供依据。
本文主要介绍了TRT地震波反射法的工作原理、工作方法，并结合烟墩山隧道工程实例，说明采用TRT地震波反射法探测掌子面前方的地质情况是确保隧道施工安全的重要措施。
关键词：超前地质预报；TRT；隧道
1．工程概况
烟墩山隧道位于威海市境内双岛港东岸，后双岛村西烟墩山中，属于丘陵区，地形起伏不大，基岩大部裸露，山体植被茂密。
隧道进口里程为改DⅡK253+050，隧道出口里程为DⅡK253+800，隧道全长750m，最大埋深102.7m。
隧道范围内地层岩性主要为晚元古代晋宁期片麻状花岗岩。
另外隧道进口地段上覆第四系人工填土主要成分为黏性土，及第四系冲洪积层粉质黏土、细沙，出口地段上覆第四系风积层细沙。
晚元古代晋宁期侵入岩片麻状构造，全风化~弱风化，节理裂隙发育。
隧道范围内，有少量基岩裂隙水，隧道进口附近赋存第四系孔隙潜水，地下水受地势控制，地下水位埋深 3.0～5.0m，水量不大，洞身估计正常涌水量Q=0.5m3/d·m。
2.超前预报目的
烟墩山隧道围岩复杂多变,软弱围岩范围大（V级围岩170m，IV级围岩280m），围岩节理裂隙发育，如何准确探测不良地质体及对其进行有效处理，是保证隧道安全如期建成的关键，通过隧道超前地质预报工作以达到下列目的：
(1)进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件，指导工程施工的顺利进行；
(2)降低地质灾害发生的几率和危害程度；
(3)为正确选择施工方法，支护措施，优化工程设计及施工方案提供地质依据；
3.超前地质预报包括主要内容
(1)地层岩性预测预报，特别是对软弱夹层、破碎地层及特殊岩土的预测预报；
(2)地质构造预测预报，特别是对断层、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完整性的构造发育情况的预测预报；
(3)不良地质预测预报，特别是对岩溶、人为坑洞、瓦斯等发育情况的预测预报；
(4)地下水预测预报，特别是对岩溶管道水及富水断层、富水褶皱轴、富水地层中的裂隙水等发育情况的预测预报。
4．采用的超前地质预报方法
根据隧道的工程地质与水文地质条件、地质因素对隧道施工影响程度及诱发环境问题的程度，本工程采用地震波反射法、地质雷达法进行超前地质预报，本文主要介绍TRT地震波反射法。
TRT地震波反射法为隧道长距离超前预报方法，可测出前方100～200m范围内的岩层分界面、岩层的物理性质、断层等。
地质雷达法超前地质预报，预报前方20～30m范围，主要针对当长距离探测到有溶洞、暗河等不良地质时需要了解规模形态，本工程中该方法主要用于隧道洞口段。
当地质资料或TRT系统预报显示前方有断层、空洞、岩层层理明显时，采用MGY-80和MGY-100A锚固钻机进行超前探孔、XY-2岩芯钻机取芯。
5．TRT法超前地质预报实施
（1）TRT超前地质预报探测原理
本隧道采用TRT6000系统进行地震波超前预报，这种技术的原理在于当地震波遇到声学阻抗差异（密度和波速的乘积）界面时，一部分信号被反射回来，一部分信号透射进入前方介质。
声学阻抗的变化通常发生在地质岩层界面或岩体内不连续界面。
反射的地震信号被高灵敏地震信号传感器接收，通过分析，被用来了解隧道工作面前方地质体的性质（软弱带、破碎带、断层、含水等），位置及规模。
正常入射到边界的反射系数计算公式如下：
假设R 为反射系数，ρ1、ρ2为岩层的密度，V 等于地震波在岩层中的传播速度。
地震波从一种低阻抗物质传播到一个高阻抗物质时，反射系数是正的；反之，反射系数是负的。
因此，当地震波从软岩传播到硬的围岩时，回波的偏转极性和波源是一致的。
当岩体内部有破裂带时，回波的极性会反转。
反射体的尺寸越大，声学阻抗差别越大，回波就越明显，越容易探测到。
TRT采用层析扫描成像技术，形成立体、直观的三维立体图，立体图中的反射边界每一点离散图像是
由空间叠加所有地震波形计算得来。
（2）TRT隧道超前预报系统硬件组成
①传感器
多个传感器固定在隧道拱顶及边墙，呈三维空间分布，用以接收震源激发的弹性波信号。
传感器与隧道洞壁之间用耦合剂粘连，必须等待耦合剂完全凝固，粘合紧密后才能进行超前预报地震波数据采集工作。
②无线传输模块
无线传输模块与传感器相连，负责存储采集到的地震波数据及将数据传输回主计算机的功能。
无线模块与传感器之间有数据线连接，与主计算机之间为无线传输。
③触发装置
TRT采用锤击震源触发，在激发锤上安装触发器，触发器与主计算机采用数据电缆连接。
④中心控制系统
包括：地震仪（主计算机）、基站、触发器源、触发器导线主计算机连接无线基站与触发器，采用计算机控制数据的采集与处理工作。
图1 TRT预报系统硬件组成图
（3）TRT法超前地质预报系统工艺流程
①选择震源点及传感器位置
震源点与传感器点原则上按照以下布置方法分布传感器与震源点，所以需要进洞至少30米洞身空间，最高与最低位置传感器的差值必须大于2.5m，这样才能有效的接收三维地震波数据。
震源与传感器点代号分布如下图2、图3所示。
②无线传输模块安装与坐标测量
操作人员安装传感器及无线传输模块；测量人员测量震源点与传感器点绝对坐标（大地坐标）或者相对坐标。
③安装传感器原则：
a）传感器必须布置在完全凝固的初期支护上，支护与围岩间不得存在空隙；
b)传感器之间的高差最小值为2.5m，按照图2、图3操作方法布置，具体方法：首先在选定的传感器点钻5cm的小孔，然后在传感器上涂抹搅拌好的耦合剂，将传感器上的连接棒插入小孔中，使得传感器与隧道侧壁紧密结合。
安装好所有的传感器，等待耦合剂完全凝固，得到最佳耦合效果；
c)选择震源原则：震源点靠近工作面，布置在左右边墙上；震源点必须选择初期支护完全凝固成型的位置，或者直接布置在稳定围岩上；震源点不得少于12个。
④测量坐标原则
所有布置的传感器点及震源点的坐标均要测量，采用全站仪测量大地坐标，选择激光测距仪测量相对坐标，所有坐标测量误差少于5cm。
图4 TRT超前地质预报实例
（4）资料处理
将现场采集的资料输至计算机，利用TRRTM软件进行处理，该软件主要由数据库、处理、计算机反射界面及二维三维绘图三部分组成。
图5 TRT探测成果图（立体图）
6、TRT地震波反射法预报成果
本隧道暗洞开挖期间采用TRT地震波反射法检测4次，取得了较好的超前预报效果。
为隧道安全施工做了很好的指导作用。
（1）改DIIK253+160～313段探测长度153m，该段地震波反射界面不明显，围岩稍破碎，隧道围岩裂隙稍发育，含裂隙水，从反射系数及图形结构形态可推断该段隧道围岩完整性及稳定性一般。
建议开挖过程中注意局部掉块，及时进行支护。
（2）改DIIK253+307～457段探测长度150m，其中改DIIK253+307～317、改DIIK253+417～457该段地震波反射截面不明显，隧道节理裂隙稍发育，岩体结构面较完整，围岩稳定性及完整性一般。
改DIIK253+317～417段围岩破碎，地震波反射界面较为明显，节理裂隙发育，结构面杂乱，围岩完整性及稳定性较差。
建议开挖过程中注意局部掉块，加强支护。
（3）改DIIK253+741～580段161m，该段围岩不破碎，地震反射波不明显，隧道节理裂隙不发育，结构面整齐，围岩完整性及稳定性好。
（4）改DIIK253+598～457段141m，该段围岩稍破碎，地震反射界面不明显，隧道围岩节理裂隙稍发育，结构面整齐，围岩完整性及稳定性好。
本工程根据超前地质预报提供的探测结果及时加强或调整支护体系，确保了烟墩山隧道顺利贯通。
参考文献：
[1] 《铁路隧道超前地质预报技术指南》（铁建设[2008]105号）
[2]《铁路工程物理勘探规范》(TB10013-2010)
[3]《铁路工程地质勘察规程》（TB10012-2007)
[4]《铁路工程水文地质勘察规程》（TB10049-2004)
[5]《铁路工程地质钻探规程》(TB10014-98)
[6]《新建青岛至荣成城际铁路工程双岛港特大桥孔跨调整Ⅰ类变更设计烟
墩山隧道设计图》（图号：青荣城际初隧变28-01～07）。
