隧道超前地質預報技術現狀及發展趨勢

楊芳

摘 要：伴隨著市場經濟的不斷發展和進步，超前地質預報受到了社會各界廣泛的關注，要想完善隧道信息化施工管理工作，提升災害防治和安全保障水平，就要積極建立健全完整的技術體系，順應施工管理要求，將多元地球物理信息融合到具體施工項目中，從根本上提高施工綜合質量。本文集中分析了隧道超前地質預報技術現狀，并對發展趨勢予以討論，僅供參考。

關鍵詞：隧道超前地質預報技術 現狀 發展趨勢

中圖分類號：U452.11 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）11（c）-0063-02

1 隧道超前地質預報技術現狀

1.1 鉆爆法

在隧道超前地質預報技術發展進程中，鉆爆法具有非常重要的應用價值，目前，較為常見的是超前鉆探體系、地震反射體系以及隧道反射成像技術等，不同的探測體系就能將地質作為媒介有效建立物理框架結構，技術自身的適應范圍和敏感特性也較為突出。地質分析機制中，隧道超前地質預報技術要整合工程地質分析和超前導洞處理技術，從而有效對相關信息和數據進行預報處理，合理性解釋應用過程，完善地質資料。需要注意的是，在隧道超前地質預報技術體系內，主要是應用地質學理論建立對比和論證體系，就能對水文條件和工程地質予以判定，有效結合地質條件劃分風險等級，合理性判定重點高風險區域，為隧道超前地質預報技術應用方案的制定提供保障，有效整合地表和隧道內的工程地質調查與分析報告，不僅能充分了解隧道地段實際地質條件，也能對前方地質條件進行預測，結合相關數據就能提高探測工作的準確性，一定程度上減少工程難度[1]。

1.2 地質雷達法

在應用隧道超前地質預報技術的過程中，為了對含水體予以集中識別和定位處理，就要利用地質雷達法和瞬變電磁法等，將其應用在隧道超前地質預報機制中，能有效對含有水體的響應過程進行監督，建立完整的距離探查機制，確保能維護相關數據的完整性，升級處理工序的控制效果。

除此之外，在20世紀80年代，我國一些機構開始對鉆孔地質雷達探測技術進行研究，使得相應技術體系和運行結構也更加明確，尤其是對隧道超前探測單孔反射體系進行處理的過程中，能有效對目標深度和距離、形態進行控制，合理性完成定向控制，并且有效獲取目標測定項目，維護單孔雷達的處理效果。并且，紅外探水技術、巖體溫度測試法也被應用在掌子面探測項目中，能有效對含水體的地質異常情況進行判定，具有實效性應用價值，且能有效整合溫度場分布信息和含水體位置關系判定。

1.3 TBM隧道超前地質預報技術

在隧道處理和地質勘查過程中，因為特殊性和復雜性較為突出，因此，借助TBM施工隧道環境處理機制能有效升級應用效果，但是，掘進機畢竟較大，加之周圍電磁環境較為復雜，在實際應用中會出現磁場畸變問題，甚至會影響章子面的有效地球物理響應。此時，需要借助瞬變電池技術和地質雷達技術，有效對施工環境予以分析判定，然而，在實際技術應用中依舊會出現超前地質預報的觀測空間狹小，難以布置對掌子面前方地球物理響應敏感的觀測模式的問題，基于此，要對技術進行優化處理[2]。

2 隧道超前地質預報技術發展趨勢

在科學技術不斷發展的時代背景下，隧道超前地質預報技術也將呈現出全面升級的趨勢，不僅要對自身的問題進行全面修正，也要結合超前探測發展結構建立更加完整的技術體系。因此，定量化探水技術以及精細化成像技術都將成為未來技術的發展趨勢。

2.1 隧道超前地質預報技術定量化發展

在隧道超前地質預報技術體系內，鉆爆法具有較為重要的應用價值，且今后的發展也將逐漸趨于定量化處理，能在提升探測數據可靠性、準確性的基礎上，建立更加實用的管控體系，并且為預報數據的全面整合處理提供保障。在定量化探測體系內，壓制多解性問題以及突破定量探水問題將成為關鍵，尤其是對超前預防方式進行觀測管理。例如，在多同源三維定向激發激化探測機制中，最有效的處理和觀測方式就是獲取信息后對其進行定量分析，以保證數據完整性的基礎上。也就是說，在技術結構中，多元地球物理信息量和反演解釋成壓制多解性問題的關鍵。除此之外，在對隧道超前地質預報技術進行定量處理的過程中，利用室內或者是現場試驗對典型探水微觀機制進行綜合分析，能在建立極化和核磁共振信息體系后，將其和水量進行對比分析，在此基礎上提升定量探水處理工作的合理性[3]。

2.2 TBM施工隧道超前地質預報技術

在一些發達國家，TBM技術在實際應用中具有非常關鍵的地位，但是在我國TBM技術依舊還是處于初級發展階段，為了有效優化隧道超前地質預報技術的整體性，就要對可挖掘性和適應性進行綜合處理，并且滿足不同的類型和搭配方式。另外，相關人員要借助掘進機對震動激發的被動源地震處理項目予以控制[4]。

多同性源屏蔽聚焦激發極化技術的應用機制具有一定的應用價值，且能將系統控制在掌子面上，合理性維護TBM發展前景，并且要對單孔定向雷達裝配系統進行處理，整合聯合反演機制，有效填充空白機制。最重要的是，在應用TBM系統的過程中，能結合特殊要求建立完整的地球物理儀器搭載技術結構，實現超前地質預報設備和TBM機械一體化處理的發展目標，依據試驗模型和儀器開發項目就能建立更加系統化的應用體系[5]。

2.3 隨鉆或鉆孔精細超前探測技術

目前，在對導水裂縫以及三四級結構面進行寬度處理的過程中，要借助高分辨率鉆孔地球物理技術完成探測工作，且跨孔CT成像探測技術將成為未來發展趨勢，能有效對地質雷達參數以及跨空彈波進行綜合分析。基于此，在隧道超前地質預報技術發展項目中，要對空間分辨率進行進一步優化，從而整合跨孔成像規律，為效率管理和因素監督提供保障。

需要注意的是，在對高分辨率電阻率CT成像體系進行研究的過程中還發現，有效借助電阻率CT反演偏導數矩陣就能完成并行解析處理，有效維護耗時管理工作，也為電阻率有效升級和優化奠定基礎。

2.4 施工災害監測技術

在隧道超前地質預報技術不斷發展的背景下，將結合地質體導電性以及彈性性質變化進行演化和災變過程分析，有效發揮地球物理探測技術的應用效率，也對非接觸感知優勢予以控制，合理性整合實時性地質預報技術，真正整合空間定位和時間維度，保證預報技術能在操作過程中發揮實際價值，能超前對災害賦存源進行定量分析，從而實現對災變過程的實時監測，維護管理工序的完整性[6]。

3 結語

總而言之，在隧道超前地質預報技術研究的過程中，要結合實際問題建立健全統籌性較好的處理機制，順應技術發展趨勢，充分整合技術應用體系，結合隧道施工環境優化技術運行要素，保證能提升觀測模式的實效性。

參考文獻

[1] 周黎明，邱東明，付代光，等.TSP隧道超前地質預報技術及其3D成果研究與應用[J].長江科學院院報，2016，33（10）：72-78.

[2] 劉世奇.物探技術在高風險隧道超前地質預報中的應用研究[J].鐵道勘察，2015（4）：37-40.

[3] 劉赟君，韋培富，劉邦勝，等.紅外探水技術在隧道超前地質預報中的應用[J].西部交通科技，2015（2）：37-41.

[4] 張玉良.綜合物探方法在隧道超前地質預報中的應用[J].中小企業管理與科技，2015（8）：303-304.

[5] 周建芳.反坡排水情況下的隧道超前地質預報技術與應用[J].山西建筑，2015（19）：145-147.

[6] 江帆.基于直方圖對比TRT圖像識別技術的隧道超前地質預報綜合判別方法[D].北京交通大學，2016.