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1 隧道施工超前地質(zhì)預報研究現(xiàn)狀分析

對于隧道工程而言，超前地質(zhì)預報是施工過程中不可或缺的重要組成部分之一，其具體是指在隧道施工中，合理運用各種技術(shù)、方法和手段，對隧道的施工掌子面前方圍巖狀況進行及時、準確、有效的預判，從而使施工人員做到心中有數(shù)，并提前采取有效的措施加以應(yīng)對，避免各類地質(zhì)災害問題的發(fā)生，減少災害損失，提高施工安全性。由于隧道工程所在地的地質(zhì)條件復雜各異，故此對施工超前地質(zhì)預報所需達到的工程效果也均不相同，由此催生出了各種不同的預報方法和技術(shù)手段。目前，較為常用的隧道施工超前地質(zhì)預報方法有以下幾大類:

1.1 地質(zhì)法

該方法是目前隧道施工超前地質(zhì)預報中最為基本且常用的方法之一，其主要依據(jù)地表、隧洞、掌子面的地質(zhì)調(diào)查結(jié)果進行超前預報。具體而言，就是依據(jù)地表外露的巖石體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生形狀及其發(fā)育破碎機理和巖石風化程度等基本特征，并借助地質(zhì)圖和構(gòu)造相關(guān)性分析，推測巖石體結(jié)構(gòu)面在隧道穿越深度的出露位置，進而推測出隧道掌子面前方可能出現(xiàn)的地質(zhì)構(gòu)造情況。按照隧洞內(nèi)部與外部的地質(zhì)調(diào)查以及施工掌子面的地質(zhì)簡圖，再結(jié)合節(jié)理統(tǒng)計分析等，對掌子面前方巖體的特性、變形趨勢、失穩(wěn)的可能性、破碎帶發(fā)育情況、圍巖強度等進行推測，并以此為依據(jù)制定合理、可行的施工措施，從而確保隧道施工順利進行。地質(zhì)法具體涵蓋以下內(nèi)容:

(1)地表地質(zhì)調(diào)查。具體是指通過對隧道所在地開展大范圍細致的地質(zhì)調(diào)查工作，復核地勘資料，掌握水文地質(zhì)詳情，為隧道施工超前地質(zhì)預報提供指導性依據(jù)，其歸屬定性方法的范疇。

(2)地質(zhì)素描。在隧道正式開挖之后，對施工掌子面的地質(zhì)情況進行迅速調(diào)查，并據(jù)此做出詳細的地質(zhì)跟蹤記錄，繪制出掌子面的剖面圖，進而獲得前方不良地質(zhì)體的特征信息。

1.2 超前地質(zhì)鉆探、導坑法

該方法實質(zhì)上是一種直接探測的方法，通過直接揭露隧道施工掌子面前方的地質(zhì)情況，對掌子面前方地質(zhì)條件進行準確的預報。這種方法常被用于地質(zhì)條件相對比較簡單的隧道工程當中，例如，巖層產(chǎn)生狀況變化較小、地層受構(gòu)造運動影響不大的隧道等等。與其它超前地質(zhì)預報方法相比，該方法在準確度方面的優(yōu)勢較為明顯。大體上可將之分為以下兩種方法:

(1)超前水平鉆孔法。在施工掌子面或一側(cè)的耳室進行超前水平鉆孔，通過鉆進速度測試、巖芯強度實驗等途徑，分析掌子面前方的巖體性質(zhì)、含水情況、巖層軟硬程度及其完整性。

(2)超前導坑法。借助超前導坑揭示隧道的地質(zhì)情況，進而指導隧道開挖與支護。

1.3 物探法

該方法是基于巖土體之間不同的物理性質(zhì)，并借助不同的探測儀器和方法，對隧道所在地的地球物理場變化進行探測，進而判斷水文地質(zhì)情況，其屬于間接的測試方法。由于物探法對隧道掌子面的施工幾乎不存在影響，而且對地質(zhì)的破壞程度也比較輕。所以，這種方法在近年來獲得了快速發(fā)展。目前，在隧道施工中較為常用的物探法有以下幾種:

(1)TSP 法。這是現(xiàn)階段國內(nèi)外隧道工程施工長距離地質(zhì)超前預報最為先進的一種方法，它的基本原理是借助人工激發(fā)地震波，并接收反射波，按照波在不同介質(zhì)當中傳播各異的特性，通過對反射波信號的分析，預測掌子面前方可能存在的不良地質(zhì)體，如軟弱面、富水帶、溶洞等等，進而獲得這些不良地質(zhì)體的可靠位置、形狀、規(guī)模等等。這種方法最為顯著的優(yōu)點是探測距離遠、抗干擾能力強、不占用施工掌子面的空間、分辨率較高等等。

(2)紅外探水法。該技術(shù)常被用于隧道掌子面前方含水體的探測。其基本原理如下:由于地質(zhì)體以及水體內(nèi)部分子存在不停運動的特點，它們會在紅外輻射波的作用下，產(chǎn)生出強度各不相同的輻射場，借助探測儀便可對掌子面前方一定范圍內(nèi)的圍巖體紅外場強度進行測量，由此可判斷出掌子面前方是否存在含水體。

(3)聲波反射法。該方法歸屬于彈性波探測的范疇，其主要是利用聲波的傳播特征，并結(jié)合隧道的地質(zhì)勘測資料，判斷巖土體工程的地質(zhì)特性。這種方法的探測距離通常在70 -90m 左右，其優(yōu)點是費用較低、預報準確、占用掌子面的施工時間較少，而且方法本身比較簡單，可操作性較強。

2 隧道施工超前地質(zhì)預報的發(fā)展趨勢

從我國對隧道施工超前地質(zhì)預報的研究現(xiàn)狀上看，預報的重點內(nèi)容大多集中在對隧道工程地質(zhì)條件的預測預報，但卻對施工過程中的地質(zhì)災害，尤其是巖爆及大變形等成因機理的研究相對缺乏，這會對施工安全性帶來極為不利的影響，一旦發(fā)生地質(zhì)災害，不僅會導致施工中斷，而且還可能引起人員傷亡事故。業(yè)內(nèi)大量的專家學者紛紛將研究的重點放在了超前探測技術(shù)的開發(fā)和儀器設(shè)備的研制上，很多隧道工程中，雖然也應(yīng)用了多種探測技術(shù)，但卻并未將多種探測技術(shù)有效地結(jié)合到一起，預報結(jié)果的準確性并沒有獲得進一步提高。鑒于此，在未來一段時期，應(yīng)當進一步加大對隧道施工超前地質(zhì)預報理論方面的研究，并不斷加強探測新技術(shù)、新方法的研究，在現(xiàn)有儀器設(shè)備的基礎(chǔ)上進行改進和完善，爭取研制開發(fā)出一些性能更加穩(wěn)定、可靠性更高的新設(shè)備，從而更好地為隧道工程服務(wù)。此外，還應(yīng)當建立并逐步完善不良地質(zhì)截面的特征識別模式以及不良地質(zhì)的判定指標，并將實施綜合超前地質(zhì)預報作為下一步發(fā)展的重點內(nèi)容。

3 結(jié)論

綜上所述，在隧道工程施工中，超前地質(zhì)預報具有至關(guān)重要的作用，預報結(jié)果的準確性與否直接關(guān)系到施工是否能夠順利進行。為此，應(yīng)當在對現(xiàn)有研究成果進行總結(jié)的基礎(chǔ)上，找出其中的不足之處，并加以改進和完善，這也是未來一段時期的工作重點。只有這樣，才能使超前地質(zhì)預報更好地為隧道工程服務(wù)。

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