杜宇本， 蔣良文， 陳明浩， 王哲威

(1. 西南交通大學(xué)地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院， 四川 成都 611756； 2. 中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司， 四川 成都 610031)

0 引言

隧道是一種修建于地下巖土體中的工程構(gòu)筑物，按功能可分為交通、水工、市政、礦山、軍事隧道，是人類開發(fā)利用地下空間的一種形式。鐵路隧道勘察技術(shù)是隧道工程技術(shù)的重要組成部分，是制約和控制隧道建設(shè)技術(shù)水平的因素之一。21世紀(jì)以來，鐵路隧道勘察技術(shù)得到了快速發(fā)展，在充分利用航空、航天遙感圖像資料和區(qū)域地質(zhì)資料進(jìn)行地面地質(zhì)調(diào)查測繪的基礎(chǔ)上，合理使用鉆探、物探、原位測試等各種勘察手段，針對鐵路隧道不同地形、地質(zhì)條件和不同的工程地質(zhì)問題及勘察階段技術(shù)要求，以最佳的勘察方法組合模式實現(xiàn)一體化綜合勘察。隨著中國鐵路隧道的建設(shè)，特別是西部地區(qū)以川藏鐵路為代表的重大鐵路工程的實施，深埋長大隧道數(shù)量越來越多，規(guī)模越來越大，加之西部地區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)條件，隧道地質(zhì)勘察工作面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。同時，隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、5G技術(shù)的迅猛發(fā)展，在機械化與信息化高度融合的基礎(chǔ)上，亟需發(fā)展具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自實施功能的智能化勘察技術(shù)。諸多專家和學(xué)者對鐵路隧道勘察技術(shù)進(jìn)行了探討和實踐，促進(jìn)了中國鐵路隧道勘察技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，但相關(guān)報道多針對某一具體隧道工程或某類勘察技術(shù)進(jìn)行研究和應(yīng)用，而針對中國鐵路隧道綜合勘察技術(shù)的發(fā)展過程及趨勢討論的文獻(xiàn)相對較少。因此，本文通過回顧鐵路隧道勘察技術(shù)的發(fā)展歷程，分析隧道勘察技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)，并提出隧道勘察技術(shù)的發(fā)展方向。

1 中國鐵路隧道勘察技術(shù)發(fā)展歷程

古代的隧道建造根據(jù)建設(shè)者的經(jīng)驗積累，沒有單獨進(jìn)行隧道地質(zhì)勘察工作。自20世紀(jì)50年代起，中國才正式開展隧道地質(zhì)勘察工作。新中國成立后，勘察方法逐漸豐富，勘察技術(shù)愈發(fā)成熟，綜合分析日臻完善，為隧道建造提供了有力的技術(shù)支撐。

1.1 起步階段

為20世紀(jì)50年代。新中國成立后，自1953年開始在鐵路正式開展工程地質(zhì)工作，但當(dāng)時由于鐵路工程地質(zhì)工作處于起步階段，機構(gòu)體制不健全，規(guī)章制度不完善，機具、儀器設(shè)備短缺，技術(shù)水平低，只能邊干邊摸索。1955年以后，隨著勘察機具如機動鉆機、人力鉆機、電測深、電測剖面、電阻法測井和自然電位測井等物探設(shè)備的增加，遙感地質(zhì)工作開始起步，航測技術(shù)開始用于鐵路越嶺地段選線。該時期勘察工序、測繪方法、操作規(guī)程、勘測資料內(nèi)容、檢查驗收等逐步進(jìn)入正軌，廣大地質(zhì)專業(yè)人員的技術(shù)和業(yè)務(wù)水平有了較大程度的提升[1]。

在20世紀(jì)50年代的隧道工程地質(zhì)勘察、設(shè)計和施工中，解決了許多復(fù)雜的工程地質(zhì)問題，且積累了較豐富的隧道工程地質(zhì)勘察經(jīng)驗和教訓(xùn)。然而，受制于當(dāng)時的技術(shù)條件，鐵路選線側(cè)重于考慮地形條件，修建的山區(qū)鐵路隧道多為沿河傍山的短隧道群，越嶺地區(qū)選線為了縮短隧道長度，以低埡口穿越為首選方案，這些地區(qū)多是地質(zhì)條件較差的地段，給隧道施工及運營留下了隱患。

1.2 發(fā)展階段

為20世紀(jì)60—70年代。在這一時期的鐵路建設(shè)中，逐步認(rèn)識到地質(zhì)工作的重要性。西南川黔、貴昆、成昆三大鐵路干線的建設(shè)，使隧道數(shù)量猛增，迎來了隧道建設(shè)的大發(fā)展。隧道勘察開始重視越嶺隧道方案的比選，地震勘察廣泛應(yīng)用于鐵路隧道勘察中。為查明鐵路通過地區(qū)的工程地質(zhì)條件，選好線路方案，采用地質(zhì)調(diào)繪、鉆探、挖探、物探、水土試驗相結(jié)合的方法，為隧道工程設(shè)計提供成套的地質(zhì)資料，并組織地質(zhì)工作者參加施工，與施工人員一起解決施工中出現(xiàn)的各種工程地質(zhì)問題。勘察階段在查明洞身工程地質(zhì)條件的同時，對洞身涌水也進(jìn)行了簡單的水文地質(zhì)計算，但因勘察資料、計算參數(shù)及計算公式都存在一些問題，計算結(jié)果與實際出入較大。

1.3 技術(shù)突破和創(chuàng)新階段

為20世紀(jì)80年代后。這一時期的隧道地質(zhì)勘察積極引進(jìn)國外新技術(shù)，掌握新手段，將地質(zhì)力學(xué)、環(huán)境工程、數(shù)學(xué)地質(zhì)、模糊數(shù)學(xué)、電子計算機等技術(shù)應(yīng)用于鐵路隧道工程的勘察設(shè)計中，在鐵路工程勘察設(shè)計和施工中不斷總結(jié)，形成了隧道鉆爆法、TBM施工地質(zhì)勘察成套技術(shù)，鐵路隧道勘察和建造取得了技術(shù)突破和理論創(chuàng)新。該時期重視隧址的選擇，開展地質(zhì)復(fù)雜地區(qū)及越嶺地段的隧道方案比選工作，形成了高烈度地震區(qū)、活動斷裂帶、高地溫、凍土、黃土等復(fù)雜地形地質(zhì)艱險山區(qū)及海底隧道防災(zāi)減災(zāi)選線成套技術(shù)。地質(zhì)勘察普遍采用“空天地”一體化綜合勘察，并針對重難點地質(zhì)問題開展專項地質(zhì)勘察。在設(shè)計方面，從單一功能設(shè)計發(fā)展到綜合功能設(shè)計，進(jìn)一步完善了隧道支護(hù)理論與方法，提高了支護(hù)的合理性與有效性。在施工方面，形成了超前地質(zhì)預(yù)報、施工作業(yè)、監(jiān)控量測的隧道施工綜合技術(shù)體系，成功地解決了隧道施工中面臨的各種地質(zhì)問題，打通了一座又一座工程艱巨、技術(shù)復(fù)雜的隧道[2]。

2 中國鐵路隧道勘察技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，遙感、物探、鉆探、測試等技術(shù)和設(shè)備發(fā)展迅速，相繼從國外引進(jìn)并開發(fā)一批先進(jìn)的、數(shù)字化的高分遙感、物探、鉆探、挖探、原位測試技術(shù)及室內(nèi)試驗儀器設(shè)備，計算機技術(shù)在數(shù)據(jù)采集、處理和制圖等方面的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)地質(zhì)勘察技術(shù)發(fā)生全新改觀，鐵路地質(zhì)工作的主要勘察手段有了較大的變化。鐵路工程地質(zhì)工作者進(jìn)行了長期的、艱苦的努力，打破了傳統(tǒng)的以地面調(diào)繪和鉆探為主的勘察技術(shù)模式，采用不同階段隧道工程“空天地”一體化綜合勘察技術(shù)，逐步形成了標(biāo)準(zhǔn)化的組合模式和工作程序，促進(jìn)了新技術(shù)方法的有效應(yīng)用，從整體上提高了鐵路隧道地質(zhì)勘察的質(zhì)量和效率。

2.1 遙感技術(shù)

隧道勘察的首要工作是遙感地質(zhì)解譯。鐵路遙感技術(shù)(航天遙感和航空遙感)的應(yīng)用緊密結(jié)合鐵路建設(shè)的實際，遙感解譯成果直接為鐵路勘察設(shè)計服務(wù)。通過生產(chǎn)實踐，遙感片種從原來的黑白航空像片，發(fā)展到利用各種航空遙感圖像和高分辨率航天遙感圖像相結(jié)合，以及雷達(dá)遙感圖像的處理和解譯；應(yīng)用范圍從初期的僅應(yīng)用于鐵路線路前期方案研究，發(fā)展到應(yīng)用于隧道工程施工和運營階段；解譯方法從目視定性解譯、靜態(tài)解譯，發(fā)展到計算機自動分類、定量解譯，以及靜態(tài)解譯和動態(tài)解譯相結(jié)合的解譯方法[3-5]。

2.2 工程地質(zhì)調(diào)繪

工程地質(zhì)調(diào)繪是隧道勘察的基礎(chǔ)和重點，隧道勘察的各個發(fā)展階段均較重視地質(zhì)調(diào)繪工作?，F(xiàn)階段除采用傳統(tǒng)的野外地質(zhì)調(diào)繪方法外，在高寒缺氧、地形陡峻、人員不能到達(dá)地段，結(jié)合高分無人機測繪、三維激光掃描等新技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)調(diào)繪，保證了地質(zhì)調(diào)繪的質(zhì)量，提高了工作效率。

2.3 工程物探技術(shù)

現(xiàn)用于隧道地質(zhì)勘探的物探方法幾乎包括目前工程物探所有常用的方法，隨著物探設(shè)備和解譯技術(shù)的發(fā)展，物探技術(shù)日新月異，已成為隧道勘察的重要組成部分。每種物探方法各有自己的特點，在一定的環(huán)境條件下，可以解決特定的地質(zhì)問題[6]。針對特殊或復(fù)雜地質(zhì)問題，往往采用2種或2種以上的物探技術(shù)進(jìn)行綜合分析[7]。

在高寒缺氧、地形陡峻、人員難以到達(dá)的線位進(jìn)行地面物探的隧道，如川藏鐵路部分越嶺隧道，航空電磁法在探測斷層、主要巖性界線、破碎軟弱或富水巖體的埋深和規(guī)模、線路方案比選等方面發(fā)揮了不可替代的作用，取得了較好的勘探效果。

2.4 鉆探技術(shù)

鐵路隧道勘察鉆探隨著鉆探設(shè)備和技術(shù)的發(fā)展在不斷地突破和創(chuàng)新。鐵路隧道勘察鉆探技術(shù)大致經(jīng)歷了常規(guī)鉆探—繩索取芯鉆探—定向繩索取芯鉆探技術(shù)發(fā)展階段。近年來，鉆探設(shè)備除采用常規(guī)的立軸式鉆機外，還引進(jìn)了動力頭式鉆機，鉆探設(shè)備不斷更新，鉆探工藝水平不斷提高，孔深超過1 500 m的定向鉆探設(shè)備和技術(shù)的采用，適應(yīng)了隧道勘察中各種地質(zhì)條件下的鉆探工作，破解了勘探技術(shù)難題。

2.5 原位測試技術(shù)

原位測試可獲取隧道洞身圍巖的物理力學(xué)指標(biāo)、水文地質(zhì)、波速、放射性、水溫、地應(yīng)力、有害氣體參數(shù)等，常用的測試方法有綜合測井，地應(yīng)力、有害氣體測試，水文地質(zhì)試驗等。結(jié)合隧道勘察鉆探技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，在小孔徑、定向鉆孔內(nèi)開展原位測試的技術(shù)和設(shè)備也取得了發(fā)展和創(chuàng)新。

2.6 巖土試驗與測試

巖土試驗工作是從根本上保證巖土工程設(shè)計的精確性、代表性以及經(jīng)濟(jì)合理性的重要手段。巖土試驗與測試的設(shè)備和測試技術(shù)，伴隨著隧道建設(shè)取得了突破和創(chuàng)新。試驗項目從最初的僅限于水、土、砂、石4大類126項，發(fā)展到現(xiàn)在的300多項，測試成果能滿足設(shè)計要求。深埋隧道受多場耦合環(huán)境影響，工程巖體力學(xué)響應(yīng)復(fù)雜多變，探究了熱-水-力耦合環(huán)境下巖石、結(jié)構(gòu)面的力學(xué)特性，考慮多場耦合復(fù)雜環(huán)境對巖石與結(jié)構(gòu)面參數(shù)影響的權(quán)重和力學(xué)參數(shù)的修正方法。

2.7 超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)

隧道超前地質(zhì)預(yù)報是隧道施工的工序之一。采用地質(zhì)調(diào)繪、物探、鉆探等綜合方法，探測隧道開挖面前方的地質(zhì)情況，規(guī)避施工安全風(fēng)險。中國鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報工作始于20世紀(jì)50年代末，經(jīng)過60多年的發(fā)展[8]，形成了鐵路隧道超前預(yù)報技術(shù)體系，取得了超前地質(zhì)預(yù)報設(shè)備和探測技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展。

2.8 勘察資料綜合分析

逐步形成將地質(zhì)調(diào)繪、遙感圖像地質(zhì)解譯及各類物探、鉆探、原位測試、巖土試驗、超前地質(zhì)預(yù)報成果資料進(jìn)行分類匯總，采用定性和定量相結(jié)合的綜合分析方法。巖土的物理力學(xué)指標(biāo)按同類地質(zhì)條件或同層位進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計，巖土參數(shù)根據(jù)隧道特點、參數(shù)類型、設(shè)計要求綜合確定，并評價其可靠性和適用性。

2.9 綜合勘察技術(shù)體系

為適應(yīng)中國復(fù)雜的自然條件和不斷提高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，鐵路工程地質(zhì)工作者經(jīng)過長期的、艱苦的努力，打破了傳統(tǒng)的以地面調(diào)繪和鉆探為主的勘察技術(shù)模式，發(fā)展為充分利用航天、航空遙感技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)測繪，綜合應(yīng)用物探、鉆探、挖探、測試、室內(nèi)試驗等多種勘探手段，針對不同地形、地質(zhì)條件、工程設(shè)置、勘察階段的技術(shù)要求，以最佳的勘探方法組合模式和工作程序，將取得的地質(zhì)資料相互驗證、取長補短，并在地質(zhì)資料整理過程中采用綜合分析方法，使獲得的地質(zhì)資料更加全面、準(zhǔn)確，以最少的勘察工作量達(dá)到最佳的勘察效果，從整體上提高隧道地質(zhì)勘察的質(zhì)量和效率。隧道綜合地質(zhì)勘察技術(shù)體系如圖1所示[9-10]。發(fā)展和創(chuàng)新綜合勘察技術(shù)，已成為鐵路系統(tǒng)工程地質(zhì)勘察的原則和發(fā)展方向。

圖1 隧道綜合地質(zhì)勘察技術(shù)體系

3 中國鐵路隧道勘察技術(shù)面臨的新挑戰(zhàn)

隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，隧道建設(shè)重點向地形地質(zhì)條件復(fù)雜的西部山區(qū)和巖溶地區(qū)轉(zhuǎn)移，高海拔、高烈度地震區(qū)、大埋深超長鐵路隧道將越來越多。特別是剛剛開工建設(shè)的川藏鐵路雅安至林芝段，分布有72座隧道，隧道總長約840 km。其中，長度在20 km以上的隧道有16座，長度在30 km以上的隧道有6座，最長的隧道超過40 km，埋深超過1 000 m的隧洞段長610 km[11]。隧道位于印度板塊與歐亞板塊強烈擠壓的橫斷山區(qū)，新構(gòu)造運動強烈，地形地質(zhì)條件極端復(fù)雜，隧道建設(shè)將要面臨的活動斷裂、硬巖巖爆、軟巖大變形、高地溫、超高壓涌突水等不良地質(zhì)問題十分突出。由于跨區(qū)域交通的需求，東部地區(qū)正在建設(shè)或者規(guī)劃跨海隧道或越江隧道工程，如正在建設(shè)的珠江口水底隧道，汕頭灣、甬舟海底隧道，正在規(guī)劃的瓊州海峽、渤海海峽、臺灣海峽跨海通道等，超長深水跨海鐵路隧道的勘察技術(shù)亟需取得突破。相對于隧道鉆爆法施工，全斷面硬巖隧道掘進(jìn)機TBM施工方法具有掘進(jìn)速度快、施工擾動小、成洞質(zhì)量好、綜合經(jīng)濟(jì)社會效益高等顯著優(yōu)勢，隨著鉆爆法人力成本的快速增加，未來中國將越來越多地采用掘進(jìn)機進(jìn)行施工。鑒于隧道建設(shè)的現(xiàn)實需求和現(xiàn)有的勘察技術(shù)水平，隧道勘察技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)主要有：

1)在高海拔、大高差、地形陡峻、交通困難、勘探設(shè)備甚至技術(shù)人員難以到達(dá)的位置，隧道工程物探技術(shù)取得了長足進(jìn)步，宏觀或部分解決了一些工程地質(zhì)問題，但物探與隧道工程勘察設(shè)計所要求的精度還有較大差距。隨著隧道埋藏深度的逐漸增加，地表常規(guī)勘察技術(shù)手段有待提升，對于埋深在2 000～3 000 m以及高地應(yīng)力、高水壓條件下的隧道工程，尚缺乏適宜的勘探測試設(shè)備。

2)鐵路進(jìn)入城市后，隧道埋深變淺，周邊環(huán)境復(fù)雜，沉降控制要求高，工程和水文地質(zhì)條件較差，多采用盾構(gòu)法施工。采用TBM法施工是深埋山嶺隧道和跨海隧道的發(fā)展趨勢，相對于常規(guī)的隧道鉆爆法，TBM法和盾構(gòu)法對勘察成果的精度要求更高。

3)大埋深超長隧道地質(zhì)條件復(fù)雜，洞身工程地質(zhì)問題難以査清，隧道施工期間洞內(nèi)塌方、涌水、涌泥、巖爆、瓦斯爆炸等災(zāi)害時有發(fā)生，想要對隧道掌子面前方地質(zhì)條件進(jìn)行及時準(zhǔn)確的預(yù)測評估，具有一定的難度。

4)對遙感、物探、鉆探等勘探資料的解譯水平還比較低，提取地質(zhì)信息的手段還較為落后，從而導(dǎo)致勘察資料的利用率較低。

5)高速鐵路多采用無砟軌道，其能否高效運營取決于軌面平順性，而控制基底變形是保證無砟軌道軌面平順性的關(guān)鍵。近年來，已有至少9座鐵路隧道在運營階段發(fā)生了底鼓問題，且隧道所處環(huán)境較施工前發(fā)生了巨大變化，需研究隧道圍巖原位關(guān)鍵地層信息、原位巖體力學(xué)參數(shù)、原位硬巖或破碎軟弱巖體擾動應(yīng)力及原位巖體結(jié)構(gòu)精細(xì)勘察技術(shù)，從而揭示其上拱變形機制，并提出技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理的防控措施。

4 中國鐵路隧道勘察技術(shù)展望

4.1 高海拔、大埋深、復(fù)雜地質(zhì)超長鐵路隧道勘探方法及設(shè)備發(fā)展

隨著西部地區(qū)鐵路建設(shè)規(guī)模的逐年加大，特別是川藏鐵路雅安至林芝段的開工建設(shè)，使隧道勘察工作面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，要求在工作過程中不斷探索新技術(shù)和新手段。航空物探技術(shù)通過航空飛機發(fā)射和接收電磁波，探測地下一定深度范圍內(nèi)的各項電磁特性，最大有效探測深度可達(dá)地下2 000 m，主要用于判釋高寒、高海拔無人區(qū)山體的構(gòu)造破碎帶、地層界線、節(jié)理密集帶、蝕變帶、富水帶、軟弱巖體等工程地質(zhì)特征。(千米級)超深定向鉆探技術(shù)用于山高谷深、雪山密布、施工地點海拔較高、大型鉆探設(shè)備不具備到達(dá)條件的地段，突破“點”勘察為“線”勘察。其他諸如勘探區(qū)域廣、探測深度大、裝備輕便、外業(yè)效率高的廣域電磁法、井地時頻電磁法、三維地震精細(xì)勘探等新型物探技術(shù)。

4.2 TBM或盾構(gòu)法施工隧道、水下隧道勘察技術(shù)發(fā)展

隧道多采用鉆爆法施工，但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，使用全斷面掘進(jìn)機施工的隧道工程越來越多，在按常規(guī)施工方法(鉆爆法)進(jìn)行勘探測試工作以外，還要結(jié)合全斷面巖石掘進(jìn)機選型、設(shè)計和施工效率等方面的特殊要求[12]，為巖體的完整程度(裂隙化程度)、巖石的磨蝕性等所需的地質(zhì)參數(shù)開展新型勘探和測試技術(shù)研究。水下和城市鐵路隧道應(yīng)加強水文地質(zhì)條件勘察，提供不同工法(鉆爆法、盾構(gòu)法、TBM法、沉管法和堰筑法)所需的參數(shù)[13]，為建設(shè)方案比選提供依據(jù)。水下隧道由于上部覆蓋水體，給地質(zhì)勘察工作帶來較大難度，現(xiàn)場測試勘探技術(shù)還需進(jìn)一步創(chuàng)新，如水域地段采用沿隧道軸線的長距離水平鉆孔勘探，以及利用地質(zhì)導(dǎo)洞進(jìn)行現(xiàn)場試驗等方法。

4.3 鐵路隧道深部巖體數(shù)字化原位測試技術(shù)發(fā)展

針對鐵路隧道深部巖體力學(xué)參數(shù)原位測試與解譯難題，以原位測試技術(shù)及裝備研發(fā)為關(guān)鍵手段，融合人工智能，開展深部巖體工程力學(xué)參數(shù)解譯技術(shù)研究。主要為基于隨鉆關(guān)鍵參數(shù)自動采集的巖體力學(xué)參數(shù)智能分析系統(tǒng)、深部巖體力學(xué)參數(shù)原位數(shù)字化測試技術(shù)與設(shè)備、深埋隧道硬巖擾動應(yīng)力場原位測試及長期監(jiān)測技術(shù)、深埋隧道破碎軟弱巖體地應(yīng)力原位測試方法與技術(shù)、深埋隧道巖體結(jié)構(gòu)原位識別與體視學(xué)數(shù)字重構(gòu)等研究，以精準(zhǔn)獲取隧道圍巖原位工程力學(xué)參數(shù)。

4.4 鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)發(fā)展

超前地質(zhì)預(yù)報是隧道施工中必不可少的環(huán)節(jié)，可提前采取預(yù)防措施，保證隧道施工安全。鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報今后發(fā)展的重點和趨勢主要為： 極端復(fù)雜環(huán)境下機載式激光雷達(dá)及移動終端等設(shè)備，重點突破隧道高粉塵、弱光源、掌子面平整度差對數(shù)據(jù)干擾的難題，實現(xiàn)隧道開挖面地質(zhì)體高精度圖像獲取、節(jié)理裂隙智能識別及構(gòu)建；隧道施工定量化超前預(yù)報理論與技術(shù)；TBM施工隧道超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)與裝備；隨鉆或鉆孔精細(xì)超前探測理論與技術(shù)；實時超前地質(zhì)預(yù)報與施工災(zāi)害監(jiān)測技術(shù)[14]等。

4.5 鐵路隧道信息化、智能化勘察技術(shù)亟待提高

目標(biāo)為逐步通過三維地質(zhì)BIM技術(shù)將多源異構(gòu)勘探測試數(shù)據(jù)及成果集成顯示及可視化，實現(xiàn)智能遙感、智能物探、智能鉆探，從而提高勘察效率和水平，保證勘察質(zhì)量。

1)智能遙感。研究跨域聯(lián)合深度學(xué)習(xí)驅(qū)動的地質(zhì)災(zāi)害隱患分析方法，在系統(tǒng)分析地質(zhì)災(zāi)害成因機制和模式的基礎(chǔ)上，建立多源多模態(tài)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間、數(shù)據(jù)與地質(zhì)災(zāi)害形變位移演化機制知識之間的跨域聯(lián)合，并在深度學(xué)習(xí)框架下，構(gòu)建能將兩者有機融合的地質(zhì)災(zāi)害隱患深度網(wǎng)絡(luò)模型，實現(xiàn)跨域聯(lián)合、深度學(xué)習(xí)驅(qū)動、漸精漸優(yōu)的地質(zhì)災(zāi)害隱患早期智能識別。

2)智能物探。針對物探資料分析解釋中面臨的海量數(shù)據(jù)、多源數(shù)據(jù)、多解性、主觀性等技術(shù)難點和挑戰(zhàn)，應(yīng)用機器學(xué)習(xí)，尤其是深度學(xué)習(xí)新技術(shù)進(jìn)行物探資料的分析與解釋，擺脫或降低對人工經(jīng)驗的依賴，克服人工解釋的主觀性，改善人工解釋的低效率，提升資料解釋的客觀性、可靠性、適應(yīng)性和工作效率。

3)智能鉆探。選擇鉆孔圖像特征分析與結(jié)構(gòu)面挖掘建模作為突破點，針對利用數(shù)字式鉆孔攝像系統(tǒng)獲取的鉆孔圖像，尋找出新的特征信號來描述鉆孔圖像中的結(jié)構(gòu)面信息，合成一種新的、便于計算機處理的分塊信號，開展機器學(xué)習(xí)及圖像分割技術(shù)，實現(xiàn)鉆孔圖像結(jié)構(gòu)面形態(tài)特征的判讀和幾何參數(shù)的區(qū)域劃分與預(yù)測。通過隨鉆傳感器，獲取γ成像(地層巖性)、地層壓力、溫度、有害氣體等參數(shù)，實現(xiàn)智能探測孔內(nèi)地質(zhì)參數(shù)及分析的目的。

5 結(jié)論與體會

通過回顧中國鐵路隧道勘察技術(shù)的發(fā)展與歷程，總結(jié)隧道勘察技術(shù)面臨的新挑戰(zhàn)，并展望隧道勘察技術(shù)的發(fā)展方向。

1)中國鐵路隧道勘察技術(shù)初步建立了完備的綜合勘察技術(shù)體系，使獲得的隧道地質(zhì)資料更加全面、準(zhǔn)確，以最少的勘察工作量達(dá)到最佳的勘察效果，以查明隧道工程地質(zhì)條件，優(yōu)化線路方案，科學(xué)、可靠地支撐隧道工程設(shè)計與施工。

2)鐵路隧道超深定向鉆探、航空物探、深部巖體數(shù)字化原位測試、超前地質(zhì)預(yù)報等勘察技術(shù)將朝著更加廣域、高效、精準(zhǔn)、智能的方向發(fā)展，針對特長隧道、深埋隧道、高海拔隧道、大斷面隧道、特殊工法隧道、水下隧道、不良地質(zhì)隧道，構(gòu)建“空天地”一體化綜合勘察技術(shù)體系，提高勘察效率和勘察精度。

3)勘察裝備的發(fā)展方向是如何讓設(shè)備更加輕便，功能更加齊全，數(shù)據(jù)采集和處理分析更加數(shù)字化、信息化、智能化，以便更好地滿足中國今后各類鐵路隧道建設(shè)的需要。