隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的工作原理是利用在隧道圍巖內(nèi)以排列方式激發(fā)的彈性波,在向三維空間傳播的過(guò)程中,遇到巖體彈性阻抗界面,即地質(zhì)巖性變化的界面、構(gòu)造破碎帶、巖溶和巖溶發(fā)育帶等,會(huì)產(chǎn)生彈性波的反射現(xiàn)象,這種反射回波通過(guò)預(yù)先埋置在隧道圍巖內(nèi)的檢波裝置接收下來(lái)。處理系統(tǒng)鎖定掌子面前方一定角度范圍,提取反射回波并對(duì)其旅行的時(shí)間、傳播的衰減以及相位的變化等進(jìn)行分析,進(jìn)而對(duì)隧道掌子面前方的巖體地質(zhì)條件作出預(yù)報(bào)和判斷,為施工措施和施工設(shè)計(jì)方案提供預(yù)報(bào)資料.
對(duì)公路隧道施工過(guò)程中圍巖的穩(wěn)定性狀況和掌子面前方的情況及時(shí)地進(jìn)行超前預(yù)報(bào),進(jìn)一步確認(rèn)并詳細(xì)劃分圍巖級(jí)別,再結(jié)合掌子面觀測(cè)和施工設(shè)計(jì)圖,及時(shí)提出施工方案建議,能夠較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道的動(dòng)態(tài)信息化施工管理,盡量避免或減少由于技術(shù)等原因所造成的工程事故以及不必要的人力、物力、財(cái)力浪費(fèi),使隧道建設(shè)的投資分配更加合理,保證施工安全和工程質(zhì)量,加快施工進(jìn)度,縮短工期.
隧道地震波超前預(yù)報(bào)方法是利用地震波在不均勻、不連續(xù)地質(zhì)體界面產(chǎn)生反射,實(shí)現(xiàn)隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的目的。地震波震源采用小藥量炸藥在隧道邊墻的風(fēng)鉆孔中激發(fā)產(chǎn)生,激發(fā)炮孔在洞壁一側(cè)沿直線(xiàn)布置,一般采用24個(gè)炮孔激發(fā),激發(fā)炮點(diǎn)的數(shù)量與采集的地震波信息量有關(guān)。地震波接收器安置在孔中,采取左右洞壁各布置一個(gè)接收器的原則。地震波在巖體中以球面波形式傳播,當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅綇椥圆ㄗ杩勾嬖诓町惖慕缑鏁r(shí),一部分地震信號(hào)反射回來(lái),一部分信號(hào)透射進(jìn)入前方介質(zhì)繼續(xù)傳播,在傳播過(guò)程中重演著反射與透射的不斷過(guò)程,陸續(xù)反射回來(lái)的地震波信號(hào)被儀器設(shè)備采集下來(lái)。通過(guò)分析各種波形的傳播時(shí)間、波形特征和強(qiáng)度變化,實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)隧道掌子面前方地質(zhì)條件。