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1隧道超前地質(zhì)預捍的理論
1.1隧道超前地質(zhì)預報的定義
近年來，我國國民經(jīng)濟發(fā)展迅速，高速鐵路、高速公路、城市軌道交通等工程大規(guī)模建設，長大隧道數(shù)量也越來越多，隧道施工進度經(jīng)常成為控制整個工程進展的瓶頸。
隧道快速掘進的主要難題是了解掌子面前方的地質(zhì)情況和巖石力學參數(shù)，其中隧道軸線的地質(zhì)界面可能會在施工掘進中發(fā)生嚴重的問題，如塌方、突泥、突涌水等災害，尤其是當這些災害交叉發(fā)生時，問題會更加嚴重。隧道超前地質(zhì)預報就是解決這個難題行之有效的方法。
隧道超前地質(zhì)預報(geological orediction/prospecting)是通過物探、鉆探或?qū)Э樱⑴浜系刭|(zhì)測繪或地質(zhì)調(diào)查等手段探獲的資料，對整個隧道、隧道的某個段落、隧道的某個部位及其前方一定范圍內(nèi)的下稈地賈磐征、結(jié)構(gòu)特征和穿整狀態(tài)、圍巖級別及隧道開栘后的穩(wěn)帝艙杰講行預測，并提出隧道前方的開挖和支護建議的報告。
1.2隧道超前地質(zhì)預報的主要內(nèi)容
隧道掌子面前方可能存在影響施工人員安全、施工進度（工期）、工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的不良地質(zhì)體（帶），采用各種隧道超前地睛預報青法對其位置、規(guī)模、性質(zhì)及其成災可能性進行科學預測、并提出確切可行的施工對策，以確保工程施工的安全。
預測預報的主要內(nèi)容：
(1)斷層及其影響帶和節(jié)理密集帶的位置、規(guī)模和性質(zhì)。
(2)軟弱夾層（含煤層）的位置、規(guī)模及其性質(zhì)。
(3)巖溶發(fā)育位置、規(guī)模及其性質(zhì)。
(4)有害氣體含量、成分及動態(tài)變化。
(5)膨脹巖的膨脹力、膨脹量及主要礦物成分。
(6)工程地質(zhì)密寚可能發(fā)生的位置和規(guī)模。
(7)隧道圍巖級別變化及其分界位置。
(8)不同風化程度的分界位置。
(9)不良地質(zhì)體（帶）的成災可能性。
(10)隧道涌水位置、水壓及水量。
1.3隧道超前地質(zhì)預報方法的分類
隧道超前地質(zhì)預報方法分類有多種，如按預報方法手段、預報空間位置、預報距離等進行分類。
(1)按預報方法手段分類。按預報方法手段可分為地質(zhì)分析預報法、地球物理探測法以及超前水平鉆探法。其中，地質(zhì)分析預報法包括地面地質(zhì)調(diào)查、掌子面地質(zhì)調(diào)查等；地球物理探測法包括高密度電法、tsp 地震反射波法、地質(zhì)雷達法等；超前水平鉆探法包括鉆速測試法、超前導坑法以及水平鉆機超前探測法。
(2)按預報空間位置分類。按預報空間位置可分為洞外與洞內(nèi)預報。其中，洞外預報包括地面地質(zhì)調(diào)查和高密度電法等；洞內(nèi)預報包括掌子面地質(zhì)調(diào)查、tsp探測、地質(zhì)雷達探測、超前水平鉆探等。
(3)按預報距離分類。按預報距離可分為長距離預報、中距離預報與短距離預報。其中長距離預報包括地面地質(zhì)調(diào)查、高密度電法等；中距離預報為tsp地震反射波法等；短距離預報包括掌子面地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)雷達法、紅外探測法、超前鉆探法等。
1.4隧道超前地質(zhì)預報
隧道超前地質(zhì)預報包括隧道所在地區(qū)不良地質(zhì)宏觀超前預報、隧道洞體內(nèi)不良地質(zhì)體的超前預報、隧道洞體內(nèi)超前鉆探和臨近警報四部分內(nèi)容或四個步驟。
1.5隧道超前地質(zhì)預報的特點
由于隧道施工期地質(zhì)預報是在隧道施工階段采用各種方法、手段對隧道施工掌子面前方業(yè)已存在的但未知的地質(zhì)條件做出科學的正確判斷。因此，隧道施工期地質(zhì)預報具有較強的綜合性、系統(tǒng)性、未知性、實用性（指導性）和客觀性。
隧道超前地質(zhì)預報的特點決定了要做好隧道超前地質(zhì)預報，需要采用多學科的知識和各種各樣的手段和方法，需要不同專業(yè)人員的配合。
2隧道超前地質(zhì)預報的常用方法
隧道超前地質(zhì)預報的方法比較多，本章主要介紹當下隧道超前地質(zhì)預報常用的三大類，一是地質(zhì)分析預報法，二是地球物理勘探法，三是超前鉆探法。
2.1地質(zhì)分析預報法
地質(zhì)分析預報法是隧道超前地質(zhì)預報采用的一種基本方法。在隧道施工階段主要根據(jù)隧道施工期掌子面地質(zhì)條件，如巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及其發(fā)育狀況、巖體破碎程度、巖石的變質(zhì)程度等的變化特征，結(jié)合地面地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，采用相關(guān)分析（包括結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計分析、構(gòu)造相關(guān)分析等）進行超前預報。主要預報隧道掌子面前方存在的斷層、不同巖類問的接觸界面特別是巖漿巖與沉積巖間的接觸界皮壞形式等。地質(zhì)分析預報法是隧道施工期間隧道超前地質(zhì)預報早開展的，也是任何其他隧道施工超前地質(zhì)預報方法的基礎。
2.2地球物理探測法
地球物理勘探，簡稱物探，是以地下巖體的物理性質(zhì)的差異為基礎，通過探測地表或地下地球物理場，分析其變化規(guī)律，來確定被探測地質(zhì)體在地下賦存的空間范圍（大小、埋深、形狀等）和物理性質(zhì)，達到解決水文、工程、環(huán)境問題為目的的一類探測方法。
地球物理探測法就是在隧道內(nèi)采用地球物理勘探方法對隧道施工掌子面及周圍臨近區(qū)域進行探測，根據(jù)圍巖與不良地質(zhì)體的物理特性差異查明不良地質(zhì)體的性質(zhì)、位置及規(guī)模。目前，隧道超前地質(zhì)預報的地球物理探測法主要有高密度電、探地雷達法、隧道地震預報法、紅外探測法和beam( bore-tunnenng elec-trical ahead monitoring)法等。
2.3超前鉆探預報法
超前鉆探預報法是指在隧道開挖面上，利用水平鉆機對前方圍巖進行鉆進，采取嘗芯（或者不采取巖芯），根據(jù)鉆進的時間和進尺、巖芯（或巖屑）、鉆孔回水情況等來預測掌子面前方的圍巖的位置和性質(zhì)。它與地球物理方法相比是一種直接的方法，能夠直觀地確定開挖面前方的圍巖情況。這種方法簡單可行，快速實用，但對施工干擾較大，適用于探測前方突泥、突水、斷層等地質(zhì)災害。
