【文章內容簡介】 波的雙程走時的長短差別，確定探測目標的形態(tài)及屬性，結合工程地質理論分析達到對埋藏目標（地質體）的探測與判斷。 3 超前地質預報的主要手段 ? 各種主要預報手段 ? 物探方法 ? 地質雷達 ? 優(yōu)缺點及適用范圍 ? ① 目前國內還沒有為隧道超前地質預報而專門設計制作的地質雷達，儀器密封性差，洞內不易防水、防潮、防塵，易造成儀器損壞，特別是沒有專門的天線，操作起來費時費力，且效果不好。 ? ② 探測距離太短，一次只能探測 5～ 30m，與目前隧道每天開挖接近 10～ 20m的速度極不匹配。 3 超前地質預報的主要手段 ? 各種主要預報手段 ? 物探方法 ? 地質雷達 ? 優(yōu)缺點及適用范圍 ? ③ 隧道內的環(huán)境條件與地質雷達的理論基礎 — 半無限空間不吻合，加之洞內鋼拱架、鋼筋網(wǎng)、錨桿、鋼軌等金屬構件的影響，探測結果一般不太理想。 ? ④ 就目前的技術水平而言，地質雷達采用高頻率的天線作為隧道砼襯砌質量無損檢測的手段仍是比較合適的。 ? ⑤ 地質雷達在地表探測 5～ 30m范圍內的地下地層或地質異常體 (溶洞、土洞、斷裂、空隙等 )反射信號還是比較明顯的，也是一種比較理想的手段；灰?guī)r地區(qū)隧道鋪底前采用中～低頻率的天線作為探明隧底隱伏巖溶洞穴的手段仍是大家經(jīng)常采用的。 ? ⑥ 巖溶重點發(fā)育地段，有時也用地質雷達對掌子面前方和邊墻外側巖溶洞穴進行探測。 3 超前地質預報的主要手段 ? 各種主要預報手段 ? 物探方法 ? 陸地聲納法 ? 預報原理 ? 陸地聲納法是 “ 極小偏移距高 ? 頻寬帶彈性波反射連續(xù)剖面法 ”的 ? 簡化俗稱，其基本原理也是地震 ? 反射法。它是在隧道掌子面上用 ? 錘擊方式產(chǎn)生彈性波，并在激震 ? 點旁用檢波器接收。彈性波向掌 ? 子面前方傳播，遇到斷層、大節(jié) ? 理、巖脈、溶洞及其它不良地質 ? 界面會產(chǎn)生反射，由檢波器接收 ? 到這些反射波，就能反映前方的 ? 不連續(xù)面。 ? 3 超前地質預報的主要手段 ? 各種主要預報手段 ? 物探方法 ? 陸地聲納法 ? 優(yōu)缺點 ? ① 儀器為國產(chǎn)設備，價格便宜，工作費用較低。 ? ② 儀器設備輕便，采用錘擊方式（而不是爆炸方式）激發(fā)震波，操作簡單。 ? ③ 現(xiàn)場總施測時間 30～ 50分鐘。 ? ④ 實踐認為每次預報 80～ 100m是比較合理的。 3 超前地質預報的主要手段 ? 各種主要預報手段 ? 物探方法 ? 跨孔聲波 CT成像法 ? （定發(fā)、定收、同步接發(fā)）（聲波、電磁波、地震波） ? 跨孔聲波 CT是通過探測成像 ? 確定鉆孔間巖體結構等情況，借 ? 助醫(yī)學界 X射線斷層掃描的基本 ? 原理，結合巖土的物理力學性質 ? 的相關分析，采用射線走時和振 ? 幅來重構巖土內部聲速值及衰減 ? 系數(shù)的場分布，通過像素、色 ? 譜、立體網(wǎng)絡的綜合展示，達到 ? 直觀反映巖石（體）內部結構圖 ? 像（如巖溶洞穴的位置、規(guī)模及 ? 充填特性等）之目的。 3 超前地質預報的主要手段 ? 各種主要預報手段 ? 物探方法 ? 跨孔聲波 CT成像法 （專用處理軟件） ? 聲波 CT探測的物理前提是：具不同物性差異的介質，聲波在其內部的傳播速度不同。該方法通過密集對穿的測試方式，計算并模擬測試剖面內部的物性差異情況，結合現(xiàn)場地質分析，從而達到對測試剖面范圍內的地質體進行直觀的三維圖像描述。 3 超前地質預報的主要手段 ? 各種主要預報手段 ? 物探方法 ? 數(shù)碼成像技術 ? 原理 ? 這是一項具有高科技含量和發(fā)展前景的技術 — 信息技術在地下工程中的具體應用。它可利用掌子面超前鉆孔或隧洞已開挖段坑壁的畫象情報，用計算機數(shù)值處理等方法，進行相關處理，就能進行施工階段圍巖級別的判定、掌子面前方地質情況預測。 優(yōu)缺點 ? 該方法設備簡單，僅僅需要一臺或幾臺較高分辨率的數(shù)碼相機及相應的附屬配件。該項技術在我國尚處于引進研究階段。 3 超前地質預報的主要手段 ? 各種主要預報手段 ? 其它 ? 聲監(jiān)測法 ? 巖石受力過程中出現(xiàn)的微破壞會在巖體中引起自然聲振動，隨著巖體破壞程度的發(fā)展，到將要破壞的短時間內，這種聲響會增大，單位時間內的聲響次數(shù)也會增加。據(jù)研究，頂板冒落前還發(fā)出一系列人耳聽不見的聲音 — 超聲波，如果這種聲響頻率越來越大，接著急劇變小，頂板就有馬上冒落的危險。根據(jù)巖石產(chǎn)生微破壞會在巖體中引起聲振動及冒頂前聲響頻度產(chǎn)生異常變化的原理，采用儀器去監(jiān)收或監(jiān)聽這類聲振動，據(jù)以預報巖體發(fā)生破壞的可能性和時間，以便及時采取安全措施的方法叫做聲監(jiān)測法。這種方法利用壓電效應靈敏的材料做成接收換能器（聲響探頭），將其放在鉆孔中或直接粘貼在頂板上，它能將巖體中微弱的聲振動轉換成電信號，經(jīng)電子放大器放大而為觀測人員直接聽到或進行自記，以監(jiān)測巖體中聲響的異常變化。聲監(jiān)測法對聲發(fā)射活動比較顯著的堅硬脆性巖石效果較好，而對軟弱巖石不太理想。 3 超前地質預報的主要手段 ? 各種主要預報手段 ? 其它 ? 聲探測法 ? 通過人工發(fā)出聲波或超聲波，測量它在巖體或巖石試件中傳播速度、相位、振幅、頻率等的變化，用以確定巖石力學性質、巖體應力等的方法稱為聲探測法。目前用聲探測法可確定巖石的彈性模量，確定巖體的裂隙性（破壞程度）和破裂帶范圍，當應力與聲速有固定關系的情況下，還可根據(jù)聲速測定巖體應力。目前聲探測法比較成功的是用于測動彈性模量和破裂帶范圍。 4 工藝流程及操作要點 ? 綜合超前地質預報工藝流程見下圖 深孔水平鉆探TSP或HSP預報地質雷達加深炮孔探測超前水平鉆探紅外探測地質素描地質分析法隧道施工施工方案總工程師地質綜合判析短距離預報中長距離預報長距離預報研究既有資料制定預報方案正常正常正常異常異常異常4 工藝流程及操作要點 ? 研究既有資料，制定預報方案 ? 首先，研究既有區(qū)域地質、工程地質資料，必要時到地表補充測繪，以達到對整個地區(qū)地質情況有一個比較全面和深刻的認識，地形地貌、地層巖性、地質構造、不良地質及特殊地質、地下水發(fā)育情況、隧道的主要工程地質問題等，通過對這些資料的分析和把握，制定預報預案，針對不同地段的地質情況進行地質預報重要性分級，不同級別的地段采取不同的預報手段，以達到既預報準確又節(jié)省有限預報資源的目的。 ? 根據(jù)地質災害對隧道施工安全的危害程度，分為以下四級： ? A級：存在重大地質災害隱患的地段，如大型暗河系統(tǒng)，可溶巖與非可溶巖接觸帶，軟弱、破碎、富水、導水性良好的地層和大型斷層破碎帶，特殊地質地段，重大物探異常地段，可能產(chǎn)生大型、特大型突水突泥地段，誘發(fā)重大環(huán)境地質災害的地段以及高地應力、瓦斯、天然氣問題嚴重的地段以及人為坑洞等。 ? B級：中、小型突水突泥地段，較大物探異常地段，斷裂帶等。 ? C級：水文地質條件較好的碳酸鹽巖及碎屑巖地段、小型斷層破碎帶，發(fā)生突水突泥的可能性較小。 ? D級：非可溶巖地段，發(fā)生突水突泥的可能性極小。 ? 根據(jù)不同的地質災害分級，針對不同類型的地質問題，選擇不同的方法和手段開展超前地質預報。 4 工藝流程及操作要點 ? 研究既有資料，制定預報方案 ? 不同地質災害地段的預報方式為： ? A級預報：采用地質分析法、 TSP隧道地震波反射法、HSP聲波反射法、地質雷達、紅外探測、超前水平鉆探等手段進行綜合預報。首先以地質分析法進行長距離預測預報，然后采用中長距離 TSP或 HSP和一種或幾種短距離物探方法相結合進行預報，同時進行多孔超前鉆探探查。 ? B級預報：采用地質分析法、 TSP或 HSP，輔以紅外探測、地質雷達，進行必要的超前水平鉆孔。當發(fā)現(xiàn)局部地段工程地質條件較復雜時，按 A級要求實施。 ? C級預報：以地質分析法為主。對重要的地質（層）界面、斷層或物探異常地段可采用 TSP進行探測，必要時采用紅外探測和超前水平鉆孔。 ? D 級預報：采用地質分析法。 4 工藝流程及操作要點 ? 長距離預報 ? 長距離預報主要采用地質分析法，根據(jù)地面測繪和其它基礎資料對隧道通過區(qū)的地質界線、地層巖性、地質構造、圍巖級別、儲水構造、富水規(guī)模、巖溶發(fā)育規(guī)律及特征、其它不良地質及特殊地質發(fā)育情況進行長距離、宏觀預測預報，預報距離一般在掌子面前方 200m以上，并根據(jù)揭示的情況進行不斷的修正。 ? 地質分析法，包括地質素描法、地層分界線及構造線地下和地表相關性分析法、地質作圖法等。 ? 地質分析法，應編制資料： ? 掌子面素描圖 ? 隧道與導坑地質展示圖 ? 導坑預報正洞平面圖 ? 地層分界線及構造線隧道內和地表相關性分析預報圖 ? 特殊地段縱、橫斷面圖 ? 各種監(jiān)測和測試資料 ? 有關攝影和影像資料 ? 隧道竣工工程地質縱斷面圖 4 工藝流程及操作要點 ? 中長距離預報 ? 中長距離預報是在長距離預報的基礎上采用 TSP或 HSP、深孔水平鉆探等對掌子面前方 30～ 200m范圍內的地質情況作進一步的預報，如溶洞、暗河的位置、規(guī)模