1隧道超前地质预捍的理论

1.1隧道超前地质预报的定义

近年来，我国国民经济发展迅速，高速铁路、高速公路、城市轨道交通等工程大规模建设，长大隧道数量也越来越多，隧道施工进度经常成为控制整个工程进展的瓶颈。

隧道快速掘进的主要难题是了解掌子面前方的地质情况和岩石力学参数，其中隧道轴线的地质界面可能会在施工掘进中发生严重的问题，如塌方、突泥、突涌水等灾害，尤其是当这些灾害交叉发生时，问题会更加严重。隧道超前地质预报就是解决这个难题行之有效的方法。

隧道超前地质预报(geological orediction/prospecting)是通过物探、钻探或导坑，并配合地质测绘或地质调查等手段探获的资料，对整个隧道、隧道的某个段落、隧道的某个部位及其前方一定范围内的下稈地贾磐征、结构特征和穿整状态、围岩级别及隧道开栘后的稳帝舱杰讲行预测，并提出隧道前方的开挖和支护建议的报告。

1.2隧道超前地质预报的主要内容

隧道掌子面前方可能存在影响施工人员安全、施工进度（工期）、工程结构稳定的不良地质体（带），采用各种隧道超前地睛预报青法对其位置、规模、性质及其成灾可能性进行科学预测、并提出确切可行的施工对策，以确保工程施工的安全。

预测预报的主要内容：

(1)断层及其影响带和节理密集带的位置、规模和性质。

(2)软弱夹层（含煤层）的位置、规模及其性质。

(3)岩溶发育位置、规模及其性质。

(4)有害气体含量、成分及动态变化。

(5)膨胀岩的膨胀力、膨胀量及主要矿物成分。

(6)工程地质密寚可能发生的位置和规模。

(7)隧道围岩级别变化及其分界位置。

(8)不同风化程度的分界位置。

(9)不良地质体（带）的成灾可能性。

(10)隧道涌水位置、水压及水量。

1.3隧道超前地质预报方法的分类

隧道超前地质预报方法分类有多种，如按预报方法手段、预报空间位置、预报距离等进行分类。

(1)按预报方法手段分类。按预报方法手段可分为地质分析预报法、地球物理探测法以及超前水平钻探法。其中，地质分析预报法包括地面地质调查、掌子面地质调查等；地球物理探测法包括高密度电法、tsp 地震反射波法、地质雷达法等；超前水平钻探法包括钻速测试法、超前导坑法以及水平钻机超前探测法。

(2)按预报空间位置分类。按预报空间位置可分为洞外与洞内预报。其中，洞外预报包括地面地质调查和高密度电法等；洞内预报包括掌子面地质调查、tsp探测、地质雷达探测、超前水平钻探等。

(3)按预报距离分类。按预报距离可分为长距离预报、中距离预报与短距离预报。其中长距离预报包括地面地质调查、高密度电法等；中距离预报为tsp地震反射波法等；短距离预报包括掌子面地质调查、地质雷达法、红外探测法、超前钻探法等。

1.4隧道超前地质预报

隧道超前地质预报包括隧道所在地区不良地质宏观超前预报、隧道洞体内不良地质体的超前预报、隧道洞体内超前钻探和临近警报四部分内容或四个步骤。

1.5隧道超前地质预报的特点

由于隧道施工期地质预报是在隧道施工阶段采用各种方法、手段对隧道施工掌子面前方业已存在的但未知的地质条件做出科学的正确判断。因此，隧道施工期地质预报具有较强的综合性、系统性、未知性、实用性（指导性）和客观性。

隧道超前地质预报的特点决定了要做好隧道超前地质预报，需要采用多学科的知识和各种各样的手段和方法，需要不同专业人员的配合。

2隧道超前地质预报的常用方法

隧道超前地质预报的方法比较多，本章主要介绍当下隧道超前地质预报常用的三大类，一是地质分析预报法，二是地球物理勘探法，三是超前钻探法。

2.1地质分析预报法

地质分析预报法是隧道超前地质预报采用的一种基本方法。在隧道施工阶段主要根据隧道施工期掌子面地质条件，如岩体结构面产状及其发育状况、岩体破碎程度、岩石的变质程度等的变化特征，结合地面地质调查结果，采用相关分析（包括结构面统计分析、构造相关分析等）进行超前预报。主要预报隧道掌子面前方存在的断层、不同岩类问的接触界面特别是岩浆岩与沉积岩间的接触界皮坏形式等。地质分析预报法是隧道施工期间隧道超前地质预报早开展的，也是任何其他隧道施工超前地质预报方法的基础。

2.2地球物理探测法

地球物理勘探，简称物探，是以地下岩体的物理性质的差异为基础，通过探测地表或地下地球物理场，分析其变化规律，来确定被探测地质体在地下赋存的空间范围（大小、埋深、形状等）和物理性质，达到解决水文、工程、环境问题为目的的一类探测方法。

地球物理探测法就是在隧道内采用地球物理勘探方法对隧道施工掌子面及周围临近区域进行探测，根据围岩与不良地质体的物理特性差异查明不良地质体的性质、位置及规模。目前，隧道超前地质预报的地球物理探测法主要有高密度电、探地雷达法、隧道地震预报法、红外探测法和beam( bore-tunnenng elec-trical ahead monitoring)法等。

2.3超前钻探预报法

超前钻探预报法是指在隧道开挖面上，利用水平钻机对前方围岩进行钻进，采取尝芯（或者不采取岩芯），根据钻进的时间和进尺、岩芯（或岩屑）、钻孔回水情况等来预测掌子面前方的围岩的位置和性质。它与地球物理方法相比是一种直接的方法，能够直观地确定开挖面前方的围岩情况。这种方法简单可行，快速实用，但对施工干扰较大，适用于探测前方突泥、突水、断层等地质灾害。