陳澤翼

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對于鐵路的建設(shè)也提出了新的要求。本文從超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)出發(fā)，分析其意義和目前應(yīng)用時候的問題，并列舉了一些目前較為常見的預(yù)報方法；同時根據(jù)實際工程分析超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)的實際應(yīng)用，旨在為相關(guān)工程人員提供參考意見。

關(guān)鍵詞：超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)；鐵路隧道施工；技術(shù)應(yīng)用

1 超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)概況

1.1 超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)的意義

超前地質(zhì)預(yù)報是在隧道開挖的時候，對掌子面前方及其周邊（主要是鐵路隧道）的圍巖與地層情況做出超前預(yù)報。由于隧道掌子面的前方及其周邊地質(zhì)條件的影響，使得隧道容易出現(xiàn)涌水、塌方等安全事故，會影響工程周期、工程設(shè)備的損壞等，造成經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的會導(dǎo)致工程出現(xiàn)質(zhì)量問題甚至造成人員傷亡事件。隧道圍巖的地質(zhì)情況比較復(fù)雜，在進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查的時候，調(diào)查結(jié)果會受到勘探深度、地形限制、分辨率的影響，會出現(xiàn)一定幾率的結(jié)果不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。勘探結(jié)果的準(zhǔn)確性對施工工程的影響不容忽視，如果勘探結(jié)果無法準(zhǔn)確的反應(yīng)隧道的實際地質(zhì)情況的話，勢必會對后期隧道施工的開展造成不良的影響[1]。

1.2 目前鐵路隧道地質(zhì)預(yù)報存在的問題

在目前的鐵路隧道施工當(dāng)中，地質(zhì)預(yù)報工作采用的都是比較單一的地質(zhì)預(yù)報方法，即預(yù)報隧道工作面的前方信息。但是這種單一的預(yù)報方法所能提供的有效信息非常的有限。尤其是在地質(zhì)條件比較特殊的隧道施工中，其地質(zhì)環(huán)境結(jié)構(gòu)復(fù)雜，出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的概率比較大。因此受其高風(fēng)險性的影響，這種單一的預(yù)報方式已經(jīng)對隧道工程的安全性造成了很大的影響[2]。

2 超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)常用方法

超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)常用的方法比較多，分類也不盡相同，根據(jù)《客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》的相關(guān)規(guī)定，對幾類工程中比較常見的方法及其應(yīng)用范圍進(jìn)行簡單的介紹，并對目前比較主流的地震波法超前預(yù)報技術(shù)進(jìn)行重點分析。

2.1 機(jī)械鉆探

機(jī)械鉆探通過超前地質(zhì)鉆桿在隧道的斷面若干處開展鉆探，然后根據(jù)鉆桿上的巖土構(gòu)造和水文地質(zhì)來判定前方圍巖的特性。該方法通常在隧道斷面的中上部、左側(cè)、右側(cè)取3個點（可以視實際情況多選幾個），對鉆探出的圍巖進(jìn)行綜合對比分析，并在每兩米處記錄圍巖的狀況，超前鉆桿的長度多數(shù)以20m左右為主[3]。

2.2 電法

電法包括直流電法和高密度電阻法，直流電法能夠探測隧道的掌子面及側(cè)幫的含水構(gòu)造情況；高密度電阻法能夠探測洞穴、巖溶、地質(zhì)界線等。

2.3 電磁法

電磁法包括甚低頻法和地質(zhì)雷達(dá)法，甚低頻法能夠探測隱伏斷層和破碎帶，探測巖體的接觸帶，也能探測含水構(gòu)造以及地下暗河等；地質(zhì)雷達(dá)法能夠探測隱伏斷層和破碎帶，對地下巖溶、洞穴、地層的劃分情況的探測效果也比較優(yōu)越。

2.4 紅外探水

紅外探水能夠探測局部地溫是否存在異?，F(xiàn)象，也用于對地下脈狀流、脈狀的含水帶、隱伏含水體等結(jié)構(gòu)所在位置的探測。

2.5 地震法超前預(yù)報

地震法是目前隧道中長期超前預(yù)報應(yīng)用較為主流的方法，常涉及的包括TSP隧道地質(zhì)超前預(yù)報、TST隧道地質(zhì)超前預(yù)報、HSP隧道地質(zhì)超前預(yù)報等。

2.5.1 TSP隧道地質(zhì)超前預(yù)報

該方法利用了隧道圍巖排列方式能夠激發(fā)彈性波，而彈性波進(jìn)行三維空間的傳播過程中，如果遇到聲阻抗的界面（即地質(zhì)巖的變化界面、構(gòu)造的破碎帶、巖溶發(fā)育帶、巖溶等），會出現(xiàn)彈性波的反射，布置于隧道圍巖上的接收裝置能夠檢測該信號，將其傳輸?shù)絻x器當(dāng)中進(jìn)行處理，既通過掌子面前方巖體所反射的波信息來進(jìn)行預(yù)報。

2.5.2 TST隧道地質(zhì)超前預(yù)報

該方法充分的利用了三維波場的復(fù)雜性，能夠?qū)崿F(xiàn)方向濾波，即只保留掌子面前方的回波，能夠有效的避免目前方法當(dāng)中出現(xiàn)的誤報率高、虛報的技術(shù)缺陷。該方法能夠準(zhǔn)確的得出掌子面前方圍巖的波速分布情況，有效的避免了現(xiàn)有方法位置不準(zhǔn)確的問題，為巖體的類別判定提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3 實際應(yīng)用分析

3.1 工程概況

坪山隧道位于桂林市境內(nèi)，隧道進(jìn)口里程DK462+160，出口里程DK468+465，全長6305m，隧道出口端設(shè)平行導(dǎo)坑一座，長2500m。隧道進(jìn)口端為弱風(fēng)化灰?guī)r，白云質(zhì)灰?guī)r夾白云巖，存在少量危巖落石，隧道左邊順層，巖溶地下水發(fā)育，DK464+250～DK464+450段和DK465+100～DK465+300段隧道洞身上部發(fā)育有溶蝕洼地。隧道中部處于可溶巖與非可溶巖的接觸帶，巖層破碎，上下巖性透水性差異，導(dǎo)致洞身范圍內(nèi)極易形成巖溶地下水大量積聚，產(chǎn)生開挖堆囊狀突破。隧道出口端為砂巖、泥質(zhì)砂巖夾灰?guī)r，洞口位于強(qiáng)風(fēng)化層中。

3.2 超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)應(yīng)用

3.2.1 TSP法

在隧道的左右邊墻設(shè)計了24個震源點，并用少量炸藥激發(fā)，在地震波受到巖石影響會反射，進(jìn)入前方介質(zhì)，被信號接收器接收。通過TSPwin處理軟件能夠分析出巖石密度、楊氏模量、泊松比、彈性模量等參數(shù)，通過該方法分析出在工程的某段圍巖出現(xiàn)整體破碎、溶蝕破碎帶等。

3.2.2 地質(zhì)雷達(dá)法

地質(zhì)雷達(dá)法預(yù)報距離30m，搭接5m，使用了瑞典的SLR-3000型雷達(dá)探測。圖1、2為某掌子面的測線1、測線2的探測圖。顯示掌子面前方8～10m，有較強(qiáng)反射信號，結(jié)合地質(zhì)分析，推測為小型溶隙，掌子面前方13～15m，有物探異常信號，結(jié)合地質(zhì)分析，推測為小型溶隙。

4 結(jié)束語

通過文章的闡述，對超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)進(jìn)行了簡單的介紹，包括其常見的問題和技術(shù)類型，并分析了其重要性，根據(jù)實際的工程分析了超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)的應(yīng)用，為工程人員提供相關(guān)參考意見，但是在實際的參考當(dāng)中還需工程人員結(jié)合工程的實際情況來具體應(yīng)用，不斷的摸索新的辦法，推動鐵路建設(shè)工程的發(fā)展和進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1]許亞軍.綜合超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)在林家屋基隧道施工中的應(yīng)用[J].西部探礦工程，2016，（6）：191-193.

[2]廖煙開，戴建玲，吳智，等.超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)在鐵路隧道動態(tài)信息化施工中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2015，（1）：197-202.

[3]王國豐.超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)在軟巖隧道施工中的應(yīng)用[D].西南交通大學(xué)，2014.

（作者單位：中鐵二十三局集團(tuán)第四工程有限公司）