隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

蘇校鋒

（山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266510）

摘要：在隧道施工過程中，超那么地質(zhì)預(yù)報是至關(guān)重要的過程，它能夠有效保證施工的安全性，對可能出現(xiàn)的危險進行有效防范。本文主要對隧道施工超前預(yù)報的目前狀況進行分析，并探究其未來的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：隧道施工；超前地質(zhì)預(yù)報；現(xiàn)狀；發(fā)展方向

一、目前隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報的發(fā)展?fàn)顩r

現(xiàn)階段，隧道施工最常使用的方式有鉆爆法以及TBM法。在超前地質(zhì)預(yù)報過程中，以上兩種方式有極大的區(qū)別。與前者相比，后者的施工隧道環(huán)境極其困難。因為TBM法在施工中使用的設(shè)備體積很大，所以在施工過程中占據(jù)大量的空間，而且金屬構(gòu)造會對電磁波場產(chǎn)生極大的影響力[1]，所以就出現(xiàn)鉆爆法能夠高效的進行地質(zhì)預(yù)報，但TBM隧道施工環(huán)境卻難以使用。從大體上來看，現(xiàn)階段使用的鉆爆法地質(zhì)超前預(yù)報具有極大的進步，后者TBM法超前地質(zhì)預(yù)報雖然受到大眾的廣泛關(guān)注，但是其存在的問題一直難以解決。

隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)在不斷的進步，定量化探測的理念和想法逐步出現(xiàn)并得到快速進步。定量化超前地質(zhì)預(yù)報定義為使用地質(zhì)超前預(yù)報手段完成對對地質(zhì)三種關(guān)鍵特質(zhì)的定性分析以及定量報告。

1、地質(zhì)法

地質(zhì)法是當(dāng)前在隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報中使用最多的方式之一，它主要是進行隧洞以及地表的進行探測，然后將結(jié)果進行提前報告。地質(zhì)法主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：第一，探查地表地質(zhì)，主要是指對隧道周邊環(huán)境進行全面具體的地質(zhì)勘探，對其進行全面的了解掌握其具體信息，以便于為后續(xù)隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報提供相應(yīng)的理論依據(jù)，這是屬于定性分析的范圍內(nèi)[2]。第二，描繪地質(zhì)勘測圖紙，在正式開工以后，對要施工的情況進行快速的調(diào)查，依據(jù)調(diào)查的結(jié)果，描繪出該區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)狀況，以利于發(fā)現(xiàn)該區(qū)域地質(zhì)的不良特征。

2、超前地質(zhì)鉆探、導(dǎo)坑法

這種方式的本質(zhì)是一類直接進行勘探的方式，利用之前調(diào)查到的地質(zhì)狀況，實現(xiàn)超前精確預(yù)報。此類方式主要適用于地質(zhì)結(jié)構(gòu)不復(fù)雜的隧道施工過程中。比如：巖石不容易發(fā)生變化，地質(zhì)不容易受到板塊運動的作用等。相較于其他超前地質(zhì)預(yù)報的方式，這類方法有極高的精確度。主要包括以下兩種方式：第一、超前水平鉆孔法，此類方法主要是利用鉆進的速率以及巖石的硬度等路徑，對巖石的特性、水量狀況以及巖層的狀況和完整程度進行探析。第二，超前導(dǎo)坑法，此類方法主要是依賴于導(dǎo)坑檢測地質(zhì)的狀況，從而為隧道的的開發(fā)提供指導(dǎo)依據(jù)。

3、物探法

這種方法是以巖體間性質(zhì)的差異性為基礎(chǔ)，依賴于各類勘探設(shè)備和方法，對隧道周圍的環(huán)境一球變化進行勘探，從而獲取該地質(zhì)的各類所需數(shù)據(jù)，這是一種非直接的探查方式。這類方式對之前的施工基本沒有作用，因此基本不破壞地質(zhì)。正是由于這些特點，這種方法的普遍度得到快速的提升[3]。當(dāng)前使用最多的物探法包括三種：第一、紅外探水法，這類方法最經(jīng)常被使用在隧道施工中含水量的調(diào)查，該方法的使用機理是因為地質(zhì)體和水體內(nèi)部的分子在不斷的變化的特征，會因為紅外輻射波的影響，出現(xiàn)強度不一的輻射場，依賴于探測設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)對巖體紅外場強度的探查，從而檢測掌子面前有無存在含水體。第二、聲波反射法，此方式是包括在彈性波檢測的范圍內(nèi)，它是憑借聲波傳導(dǎo)的特點，在隧道具體資料已知的狀況下，推測巖體的地質(zhì)特點，它所能勘測的長度是80米左右，其優(yōu)勢是較低的資金成本、緊缺的檢測結(jié)果以及工程所消耗的時間短。此外，這種方式極其容易使用，就有較強的可實現(xiàn)性。第三，TSP法，最適合用于長距離的隧道施工超前預(yù)報，也是目前全球最前沿的技術(shù)手段。它主要是依賴于人工發(fā)出地震波，然后對其反射波進行接受，依據(jù)播在介質(zhì)中傳播的特性，研究反射波的相關(guān)信息，從而獲取需要的數(shù)據(jù)。這種方法的優(yōu)勢在于能夠進行遠距離的探測，能夠較大程度的抵抗干擾，具備極強的分辨率。

二、我國隧道超前施工地質(zhì)預(yù)報的發(fā)展方向

依據(jù)上述我國隧道超前施工地質(zhì)預(yù)報的狀況，可以看出預(yù)報的核心主要是地質(zhì)的條件，缺少對地質(zhì)施工過程中可能出現(xiàn)的意外事故或者其他不良影響原因的分析，這在很大程度上降低施工的安全性，如果施工過程中出現(xiàn)不可抗的意外事故，對工程造成影響是一方面，更重要的是施工人員的安全問題[4]。所以專業(yè)人士研發(fā)的關(guān)鍵點都轉(zhuǎn)變?yōu)閷Τ翱碧郊夹g(shù)的研發(fā)和勘探設(shè)備的研制，現(xiàn)階段隧道的施工中使用大量的勘測技術(shù)，但是缺乏綜合性，所以預(yù)測的結(jié)果的精確度相對不高。所以在今后的的研發(fā)過程中，應(yīng)該強化對隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報理論的分析，加大力度研發(fā)勘探的新手段、新科技，以當(dāng)前的設(shè)備為前提條件，研發(fā)出更加可信賴性、更加實用性的新型裝備，以便于隧道施工的使用。除了上述問題，還需要創(chuàng)建更加成熟的不良地質(zhì)特點辨認(rèn)方式和規(guī)范化的不良地質(zhì)鑒定標(biāo)準(zhǔn)，還應(yīng)該將今后的研究重點應(yīng)該變?yōu)閷Φ刭|(zhì)進行超前預(yù)報[5]。

結(jié)語：通過以上論述，隧道工程項目開展過程中，超前地質(zhì)預(yù)報對施工過程的影響力非常大，預(yù)報結(jié)果的精確度與工程的正常進行有直接的聯(lián)系。基于此，要以在對當(dāng)前的研究結(jié)果實施歸納總結(jié)，發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，通過對問題的分析，不斷縮小這些問題對工程的作用這是隧道施工超前預(yù)報的研究的重點問題。及時解決出現(xiàn)的問題，才能高效發(fā)揮超前地質(zhì)預(yù)報對隧道的有利影響。

參考文獻

[1]孫鐵，張巖. 隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)簡析[J]. 遼寧省交通高等專科學(xué)校學(xué)報，2016，（04）：6-9.

[2]張楠. 核磁共振探測隧道掌子面前方含水體方法及應(yīng)用研究[D].山東大學(xué)，2016.

[3]戴敬洲. 豎向充泥型溶洞超前預(yù)報技術(shù)及防災(zāi)對策[D].成都理工大學(xué)，2016.

[4]徐昌茂. 基于圍巖穩(wěn)定性與超前地質(zhì)預(yù)報的高鐵隧道鉆爆開挖工法轉(zhuǎn)換條件研究[D].中國地質(zhì)大學(xué)，2015.

[5]雷堅強，丁彰芳. 公路隧道施工監(jiān)控量測與超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)現(xiàn)狀及思考[J]. 現(xiàn)代隧道技術(shù)，2013，（06）：32-38.