幾種重要的隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法解析

隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是通過探測隧道開挖面前方的地質(zhì)狀況，有效掌握前方巖土體的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、賦存狀態(tài)，以及地下水、瓦斯等有害氣體的分布規(guī)律和地應(yīng)力狀態(tài)等關(guān)鍵地質(zhì)信息。這些信息為后續(xù)施工提供科學(xué)依據(jù)，有效指導(dǎo)施工決策，最大程度避免在施工及運(yùn)營階段因地質(zhì)問題引發(fā)的各類災(zāi)害，為隧道工程的安全建設(shè)與平穩(wěn)運(yùn)營提供堅(jiān)實(shí)保障，確保整個(gè)隧道工程順利推進(jìn)。

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技術(shù)方法

（一）地質(zhì)調(diào)查法

地質(zhì)調(diào)查法是根據(jù)隧道已有的勘察資料、地表補(bǔ)充地質(zhì)調(diào)查資料和隧道內(nèi)地質(zhì)素描，通過地層層序?qū)Ρ取⒌貙臃纸缇€及構(gòu)造線地下和地表相關(guān)性分析、斷層要素與隧道幾何參數(shù)的相關(guān)性分析、臨近隧道內(nèi)不良地質(zhì)體的前兆分析，利用常規(guī)地質(zhì)理論、地質(zhì)作圖和趨勢分析等，推測開挖工作面前方可能揭示地質(zhì)情況的一種超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法。

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地質(zhì)調(diào)查法是一種傳統(tǒng)的、實(shí)用的、基本的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法，具有不占用開挖工作面施工時(shí)間、不干擾施工、操作方便、成本較低、預(yù)報(bào)效率高等優(yōu)勢。但其對于深埋隧道或者復(fù)雜地質(zhì)條件下的預(yù)報(bào)能力有限，且對地質(zhì)工程師的經(jīng)驗(yàn)依賴性較強(qiáng)。在實(shí)際應(yīng)用中，通常與其他現(xiàn)代地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)結(jié)合使用，以提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和可靠性。

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（二）超前地質(zhì)鉆探法

超前地質(zhì)鉆探，是借助鉆機(jī)在隧道開挖工作面開展鉆探作業(yè)，獲取地下巖土體的直接樣本，以此來預(yù)測和評估隧道前方的地質(zhì)條件。此方法廣泛適用于各類地質(zhì)條件下的隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，尤其是在富水軟弱斷層破碎帶、富水巖溶發(fā)育區(qū)、煤層瓦斯發(fā)育區(qū)、重大物探異常區(qū)等地質(zhì)條件復(fù)雜地段應(yīng)用廣泛。

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鉆探法可以更直觀準(zhǔn)確地反映巖石類型、巖石強(qiáng)度、裂隙發(fā)育程度、地下水情況等重要地質(zhì)信息，適用范圍廣。但此方法不僅因需要占用施工時(shí)間影響進(jìn)度，還由于探測點(diǎn)數(shù)有限，容易漏掉與隧道平行結(jié)構(gòu)面的地質(zhì)問題，且鉆探費(fèi)用較高，可作為一種重要補(bǔ)充手段來應(yīng)用。

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（三）工程物探法

物探法即利用地球物理儀器探測地下巖石、土壤、水等物質(zhì)的物理性質(zhì)差異，從而推斷地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)條件的方法。物探法種類較多，包括地震波法、聲波法、電磁波反射法、電法和紅外探測等，其中地震波反射法、電磁波反射法這兩方法最為常用。

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地震波反射法原理是通過小藥量爆破所產(chǎn)生的地震波信號沿隧道方向以球面波的形式傳播，在不同巖層中地震波以不同的速度傳播，在其界面處被反射，并被高精度的接收器接收。通過計(jì)算機(jī)軟件分析前方圍巖性質(zhì)、節(jié)理裂隙分布、軟弱巖層及含水狀況等。

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地質(zhì)雷達(dá)是電磁法的典型代表，是利用高頻電磁波在地下介質(zhì)中的傳播和反射特性來探測地質(zhì)體的位置、形狀和性質(zhì)等地質(zhì)情況。為提高測試結(jié)果的可信程度，科學(xué)的進(jìn)行隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，可采用地質(zhì)雷達(dá)探測與地質(zhì)法相結(jié)合的綜合預(yù)報(bào)方法。

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物探法能夠?qū)λ淼狼胺降牡刭|(zhì)條件進(jìn)行非破壞性的大范圍快速探測，探測深度和分辨率較高，能夠?qū)Σ涣嫉刭|(zhì)體、斷層、面狀破碎帶、圍巖類別及其穩(wěn)定性等進(jìn)行有效預(yù)報(bào)，為隧道施工提供重要的超前地質(zhì)信息，但對某些特定地質(zhì)條件的解釋可能存在不確定性，且對儀器和操作人員的專業(yè)要求較高。

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（四）超前導(dǎo)坑（洞）預(yù)報(bào)法

超前導(dǎo)坑法主要分為超前平行導(dǎo)坑和超前正洞導(dǎo)坑。其中，平行導(dǎo)坑的布置與正洞平行，斷面相對較小，且與正洞保持一定距離。在施工進(jìn)程中，需要針對導(dǎo)坑內(nèi)所遇的地質(zhì)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)面以及地下水等狀況繪制地質(zhì)素描圖，借助這些素描圖來對正洞的地質(zhì)條件展開預(yù)報(bào)。

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而超前正洞導(dǎo)坑法，是先沿著隧道正洞軸線開挖小導(dǎo)洞，以此探明前方地質(zhì)情況，隨后將導(dǎo)洞擴(kuò)挖至隧道設(shè)計(jì)斷面。相較于平行導(dǎo)坑，超前正洞導(dǎo)坑法在地質(zhì)探測和隧道施工方面效果更為顯著，能為隧道施工提供更精準(zhǔn)的地質(zhì)信息，有效降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

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超前導(dǎo)坑法進(jìn)行預(yù)報(bào)雖優(yōu)勢顯著，但也有缺陷：一方面是成本太高，有時(shí)需要全洞進(jìn)行平導(dǎo)開挖，另一方面是此方法在構(gòu)造復(fù)雜地區(qū)準(zhǔn)確度欠佳。

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結(jié)語

隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)各類方法各有所長，在實(shí)際操作中應(yīng)采用地質(zhì)調(diào)查與勘探相結(jié)合、物探與鉆探相結(jié)合、長距離與短距離相結(jié)合的綜合預(yù)報(bào)方法，提高預(yù)報(bào)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，且超前地質(zhì)預(yù)報(bào)成果信息應(yīng)傳遞順暢，反饋及時(shí)，以真正服務(wù)于隧道工程建設(shè)。

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此外，還需注意的是，施工階段的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，無法替代勘察階段的地質(zhì)勘察以及施工階段的補(bǔ)充地質(zhì)勘察工作。不能因?yàn)殚_展了施工階段的隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，就忽視勘察階段的基礎(chǔ)地質(zhì)勘察以及施工過程中的補(bǔ)充地質(zhì)勘察。只有全面、扎實(shí)地做好這幾項(xiàng)工作，才能確保隧道工程的順利進(jìn)行，有效保障施工安全與工程質(zhì)量。