浅谈几种常用的隧道超前预报方法

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1、浅谈几种常用的隧道超前预报方法　　摘要：在隧道施工过程中，常因地质问题出现诸如塌方、涌水、岩爆、泥石流等地质灾害。不仅严重影响工程进展，增加工程造价，有时甚至会发生重大安全事故。因此，在隧道开挖阶段如何超前预报隧道掘进方向的地质构造，准确查出围岩性状、结构面的发育，特别是溶洞、断层、破碎带和含水情况，以便及时采取有效的预防措施，这对于确保施工安全至关重要。在此将隧道超前预报常用的几种方法进行简单的分析。1超前预报目的与内容1.1目的及内容7开挖前对地质情况的了解，对于隧洞建设有着十分重要的作用。通过超前预报，及时发现异常情况，预报掌子面前方不良地质体的位置、

2、产状及其围岩结构的完整性与含水的可能性，为正确选择开挖断面、支护设计参数和优化施工方案提供依据，并为预防隧洞涌水、突泥、突气等可能形成的灾害性事故及时提供信息，使工程单位提前做好施工准备，保证施工安全，同时还可节约大量资金。所以隧洞超前预报对于安全科学施工、提高施工效率、缩短施工周期、避免事故损失、节约投资等具有重大的社会效益和经济效益。地质超前预报的主要内容包括掌子面前方的匍岩类别及水文地质预报、不良地质体预报及隧道附近隐伏地质异常体的预报。1.2介质的物性差异介质为岩土体、水、空气。空气的主要物性特点是电阻率最大；介电常数最小，一般为1；电磁波速最高，衰

3、减最小；地震波波速最小，纵波波速一般为340m/s。水的物性特点是介电常数最大，一般为81；电磁波速最低；地震波波速较小，纵波波速一般为1430～1590m/s。干燥岩土体的物性特点是多数属于高阻介质，电磁参数有差异，但差异不大，介电常数为4～9，电磁波波速中等；地震波波速相差很大，常见范围为1500～8000m/s。在隧道超前地质预报中，物探方法常以隧道介质的弹性和电性差异为基础。如TSP预报利用的物性差异是隧道介质的弹性，地质雷达预报利用的是介电常数，瞬变电磁法利用的是介质的视电阻率，BEAM预报利用的是介质的激发极化效应。2隧道超前地质预报方法2.1直

4、接预报法1、水平钻孔7在隧洞内安放水平钻机进行水平钻进，根据钻孔资料来推断隧洞前方的地质情况。钻孔数量、角度及钻孔深度可人为设计和控制。由钻进速度的变化、钻孔取芯鉴定、钻孔冲洗液颜色、气味、岩粉及遇到的其它情况来预报。此法可以反映岩体的大概情况，比较直观，施工人员可根据实际地质情况进行下步施工组织。2、超前导坑按导坑与正洞的相互位置分为平行导坑和正洞导坑。其中，平行导坑与正洞平行，断面小且和正洞之间有一定距离，通过对导坑开挖中遇到的构造、结构面或地下水等情况作地质记录与分析，进而对正洞地质条件进行预报。3、地质分析法地质分析预报是隧道超前预报中的一项基本法，

5、地质分析方法细分的种类很多，常见的有：地面地质调查、隧道掌子面地质编录、超前钻探等。其中，地面地质调查和掌子面地质编录与分析两种方法的优点是不干扰施工，设备简单，出结果快，预报效果较好，而且为整个隧道提供详细的地质资料；缺点是对于隧道前方未开挖的不良地质容易漏报。2.2物探法1、TSP超前预报技术TSP（TunnelSeismicPrediction）超前预报系统是利用地震波在不均匀地质体中产生的反射波特性来预报隧洞掌子面前方及周围临近区域的地质情况。该法属多波多分量探测技术，可以检测出掌子面前方岩性的变化，如不规则体、不连续面、断层和破碎带等。它可以在钻爆

6、法或TBM开挖的隧洞中使用，而不必接近掌子面。2、地质雷达技术7利用高频电磁波以宽频带短脉冲的形式，由掌子面通过发射天线向前发射，当遇到异常地质体或介质分界面时发生反射并返回，被接收天线接收，并由主机记录下来，形成雷达剖面图。由于电磁波在介质中传播时，其路径、电磁波场强度以及波形将随所通过介质的电磁特性及其几何形态而发生变化。因此，根据接收到的电磁波特征，既波的旅行时间、幅度、频率和波形等，通过雷达图像的处理和分析，可确定掌子面前方界面或目标体的空间位置或结构特征。3、红外探水法由于所有物体都发射出不可见的红外线能量，该能量大小与物体的发射率成正比。而发射率

7、的大小取决于物体的物质和它的表面状况。当掌子面前方及周边介质单一时，所测得的红外场为正常场，当存在隐伏含水构造或有水时，他们所产生的场强要叠加到正常场上，从而使正常场产生畸变。据此判断掌子面前方一定范围内有无含水构造。4、BEAM法BEAM（Bore-TunnelingElectricalAheadMonitoring），这是当前国际上唯一的一种电法超前预报方法，是由德国GEOHYDRAULIC7DATA公司推出的产品。它是一种聚焦电流频率域的激发极化方法，其最大特点是通过外围的环状电极发射一个屏障电流和在内部发射一个测量电流，以便电流聚焦进入要探测的岩体中

8、，通过得到一个与岩体中孔隙有关的电能储存能力的参数P