摘要：超前地质预报是隧道施工工程中的关键环节之一，对于隧道施工工程建设的总体质量起着决定性的影响作用，也是提升隧道工程信息化建设和安全建设的重要内容。本文在广泛搜集前人研究资料的基础上对当前广泛流行的钻爆法和TBM隧道施工超前地质预报技术进行了系统地研究，并结合隧道施工行业和主体技术的发展现状对其发展趋势进行了科学的预测，旨在进一步推动我国隧道施工工程技术的整体发展。
关键词：隧道施工；超前地质预报；应用；发展趋势
1 引言
当前我国公路交通、水利水电以及能源矿山产业等行业都会涉及到隧道施工问题，而从总体上来讲，该施工工程安全系数要求高、施工难度大、涉及领域众多，成为当前基础建设领域中的重要内容。随着深长山岭隧道和跨海隧道等高难度隧道工程的建设，对工程地质勘察提出了更高的要求，然而由于实际地质环境的复杂性以及当前勘探技术的局限性导致无法对施工区域的工程地质情况进行全面而整体的把握，科学家从很早就开始对地质超前预报技术相关理论进行研究，并取得了阶段性的成果，本文以此为出发点对当前主流的隧道施工超前地质预报技术进行了系统的分析，并对发展趋势进行展望。
2 隧道施工超前地质预报技术发展和应用现状
2.1钻爆法隧道超前地质预报技术
针对隧道工程中的地质勘探要求，科学家先后研发了包括超前钻探类、地震反射类、电磁类、直流电法类等多种钻爆法施工地质勘探技术，同时这几种方法都是以地质环境中的一种性质为主要的研究对象的，因此各有优缺点。具体来讲，地质分析法作为最基本的地质环境分析方法通过收集分析地质资料、地表详细调查、隧道内地质编录、素描以及数码照相分析等对施工位置处的地质、水纹、土壤等实际情况进行分析和调查，划分施工危险等级；地震反射法对于具有弹性差异的异常体具有敏感的相应，但是难以辨识是否含有水分，钟世航等人针对当前美国TSP公司和我国TST技术中的弊端研制出了新型的陆地声纳法地质超前预测技术，具有转换波小、能量较为集中等多方面的优势，对于中小规模的溶洞和与轴线小角度相交的异常体具有很好的探测效果；地质雷达法和瞬变电磁法是为了对含水体进行识别而开发和引入的新型地质超前预报技术，其中地质雷达法虽然测控结果较为准确，但是探测距离较短，主要用于短距离探查，而瞬变电磁法在地表探测中较为成熟，但是由于隧道超前地质预报是在包含隧道腔体的三围全空间环境中，不能照搬地面探测技术和解译方法，应该通过不解地回线向掌子面前方发射激励一次场，并通过测量二次场随时间变化的情况来实现超前预测的目的。
2.2TBM施工隧道超前地质预报技术
TBM法，即隧道据掘进机施工方法，该技术具有其特殊性和复杂性，由于掘进机占据了大量的钻探空间，导致有限的掌子面空间极为有限，且掘进机自身营造的电磁波环境极为复杂，可能会对有效的电磁波信息造成干扰。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为此，科学家一种致力于在TBM施工环境中探索有效的观测模式并将其运用到地质超前预报工作中。Kneib等人将随钻地震探测技术引入到TBM自动探测中，提出了隧道随钻地震超前探测技术中，将地震波传感器安装在TBM护盾或是隧道边墙上来测量地震反射信息，并通过数字滤波技术排除其他信号的干扰。但是该技术信号频带较宽、信息较为杂乱，有效电波的分离难度较大，需要进行进一步的解析。同时德国GFZ公司和GD公司先后研发除了不同技术系统的地质超前预报技术，但是尚未引入中国，因此没有工程实例可以进行分析。此外，TBM技术十分注重施工环境中的超前地质预报技术与机械一体化和自动化的联系，但是现有的技术定量化水平和精确度较低，因而发展现状并不十分理想。
3 隧道施工超前地质预报技术的发展趋势分析
3.1隧道施工定量化超前预报理论与技术
当前钻爆法隧道施工超前预报技术发展取得了一定的成就，今后的主要发展趋势主要集中在定量化方面，即有效的实现目标的可靠、准确、实用以及科学等。对于每类超前预报方法，其主要的突破点在于如何确定有效的观测方式，如多同性缘三维定向激发极化探测技术的应用中，有效的获取探测方法是获取有用信息和定量预测的基础。同时，笔者通过多年的实践经验分析，多元地球物理信息的联合反演解译也是压制多解性问题的有效途径，同时也成为该领域新的研究热点之一。
3.2TBM隧道地质超前预报技术
TBM隧道地质超前预报技术目前在英美日等国家早已占据了市场的发展主流，但是在我国则处于刚刚起步阶段，同时其对底层的适应性较差决定了其可掘性、适应性和安全性评价成为其重要的研究课题。利用掘进机破岩震动的被动源地震波法可以实时的探测和反馈前方的地质情况，具有巨大的发展前景。另外，如何解决探测仪器与TBM掘进机设备的结合问题，即实现探测技术设备与掘进机械的一体化搭载和自动化快速测量也逐渐成为该领域的研究热点之一，也是在未来必须要解决的实际问题。
4 结束语
综上所述，本文系统地介绍了钻爆法以及TBM法等两种当前隧道施工超前地质预报领域内常用的技术方法，并对其主要的技术优缺点进行了研究和介绍，同时结合当下的工业生产环境和技术特点分析了其主要的技术发展趋势，希望对我国隧道工程的发展起到一定的推动作用。
参考文献：
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论文作者:桑国通
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/24
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