隧道信息化施工中综合超前地质预报技术

王仁其

摘 要：随着我国经济和科技的发展，工程建设方面也借助先进的科技解决建设中存在的问题，推动了我国工程建设的发展。尤其是在隧道信息化的施工过程中，需要对综合超前地质预报技术进行一定程度的改良和应用，继而提高其在施工作业中的安全性和准确性，使预报技术得到进一步的发展，为社会带来更高的经济和安全效益。

关键词：隧道；信息化施工；超前地质；预报

中图分类号：U452.1+1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）12-0079-02

在隧道施工中，合理、科学地进行隧道信息化施工，能够推动我国工程建设的健康发展。在特殊的地质段采用综合超前地质预报技术，使管理水平和技术相统一，将其在技术上的优势真正展示出来，并推动综合超前地质预报技术在我国的发展。

1 综合超前地质预报技术的发展现状

就我国现阶段而言，特殊地质段的预报方法有多种，例如地面地质调查法、TSP法和地质雷达法等。由于我国地质复杂，需要具体问题具体分析，针对不同的地质问题选择不同的预报方法。

1.1 地面地质调查法

地面地质调查法是长期超前地质预报方法，是依托地下地表构造的相关性原理，对隧道附近的地段进行初步预报，得出不良地段的外廓。它能够预报的范围将近200 m，在实际的施工作业中具很强的应用性，且生产成本较低。但是，在实际的应用过程中，由于可预报范围相对狭小，所以，不能对地质的深层次进行预报，尤其是地层的岩性变化更是难以预测，外加岩层结构本身复杂多变，这都增加了隧道综合超前地质预报的难度。

1.2 TSP法

在隧道信息化施工的过程中，TSP法是综合超前地质预报技术中最为常见的一种方法，它能通过地震波反射的特性，对隧道施工150 m内的特殊地质条件和岩石属性进行准确的预报。TSP法还能为隧道信息化施工提供所需的参量，例如，杨氏模量、泊松比等岩石力学的参数，推动施工建设的稳健开展。该方法能通过准确的预报技术，对围岩级别和属性予以信息反馈，方便施工作业的开展。目前，TSP法已被国内外大多数隧道信息化施工建设采用，在实际应用中能够准确地对不良地段予以信息反馈，提高施工效率。而在探测的成果图中，断层、节理、软弱岩层界面都以相近的异常带形式出现，差别甚小，在经验不足或解释水平不高的情况下很难区分，这就阻碍了工程的进度。

1.3 地质雷达法

地质雷达法不同于以上两种方法，它主要是短期超前地质预报方法。地质雷达法具有分辨高、无损伤、探测和数据处理快、机动灵活的特征。在地质雷达技术中，最大的缺点是可预报范畴较小，只能控制在30 m内。在使用该方法进行预报时，很难克服施工隧道内的干扰性因素，影响探测成果的准确性，其所能保证的信息准确度只在10 m内。

为了规避以上三种方法中的问题，就需要利用现代化的新技术对其进行改良和完善。而综合预报手段则兼顾了这三种方法的优点，能够利用科学的方法减小干扰，能够更加科学地将数据应用于隧道施工建设中，并对信息进行综合对比和分析，使之更好地服务大型隧道工程的建设和施工。

2 综合超前地质预报技术的实现途径

2.1 科学理论指导

在隧道信息化施工过程中，通常情况下，将隧道及其周边的地质情况视为一个系统，隧道、断层和其他不良地质体是系统内的要素，这些要素之间相互联系、相互作用，构成了统一的整体。

在对这一系统进行分析和研究时，要遵循以下原则：①整体性原则。要从整体出发，明确整体性原则，即从整体出发，认清要素之间的非加和性关系。②动态原则。将系统活化，明白系统中的每个构成要素都是灵活的，都是可变动的。总之，说明这个大环境具有动态性的特征。③合理优化原则。这就要求在施工的过程中，能够统筹看待施工中存在的问题，使收益最大化。例如，经过新技术的探测可知，在隧道的围岩中存在恶劣的地质，类似于高应力的软岩问题，如果对其进行施工和挖掘，则会影响隧道的建设，甚至导致形变；这时不对隧道进行支护是合情合理的，顺其自然变化，直到其形变的程度有所缓解为止。

综合超前地质预报方法采用定性和定量两种方法相结合，避免重大的地质灾害发生，保证施工和支护安全。

2.2 定性分析

定性分析需要通过地质地面调查法，对隧道建设的范围进行总体预报。再根据具体情况，对问题比较大的地段，通过掌子面的编录和素描方法，对其进行系统、详细的分析和探讨。

2.3 定量分析

定量分析是在定性分析的基础上，确定隧道施工过程中劣质地质段的范畴和特征，通过一定的公式对其进行精确的计算和定位。另外，还可采用一定的仪器设备对重要地段的参数进行合理的收集和限定，做好隧道监控作业，结合具体情况对隧道的施工建设提供一定的科学数据。

3 工程实例

以广仁岭上行隧道为例，对隧道信息化施工综合超前地质预报技术进行分析。主要采用地面地质调查法与TSP法相结合的方法，对分水岭隧道进行科学、准确的预测。由于该隧道特殊的地质条件，不适合应用地质雷达方法。

通过科学地考察地质条件，不难发现该隧道有自己的形迹特征，这种特殊性能够作为判断艰险地段地质特性的依据。在分水岭隧道的周围有许多条冲沟，这些冲沟之间的落差有将近200 m的距离，冲沟的存在对地下水的流向产生了一定的影响。隧道出口处有严重的断层问题，断层的表面明显不平整，且有明显的下滑迹象。

在隧道信息化施工过程中，运用TSP技术能够对具体位置和地质特性进行精确预报。由新华夏系本身的特点，能够明确最主要的信息特征，比如，分水岭隧道的压性面有NNE18～25的特征，由于受到一定地质构造运动的影响，在一定程度上对断层和形迹固有的属性予以一定的数据表示。与此同时，对分水岭隧道中有可能出现新情况予以新探测，充分综合超前地质预报技术。

4 结束语

由于地质构造本身较复杂，在对其进行施工时，需要考虑

其特殊的地质条件，尤其是隧道信息化施工，更需要在第一时间掌握其建设和发展所需的各种参量和系数。本文主要对综合超前地质预报技术进行合理、科学的分析，并通过工程实例对其进行了具体的分析，希望能为我国隧道信息化施工提供有意义的参考和借鉴，为信息化进程的加快奠定一定的发展基础，推动经济发展。

参考文献

[1]吴俊，毛海和，应松，等.地质雷达在公路隧道短期地质超前预报中的应用[J].岩土力学，2013（S1）.

[2]刘志刚，刘秀峰.TSP（隧道地震勘探）在隧道隧洞超前预报中的应用与发展[J].岩石力学与工程学报，2013（08）.

〔编辑：李珏〕