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隧道及地下工程超前地质预报技术
隧道及地下工程超前地质预报技术
摘要：超前地质预报技术是近些年来的一个热点技术，尤其是在隧道及地下工程建设中，超前地质预报技术更是得到了长期有效地发展。
但是即便是如此，也没什么设备或是仪器能真真正正的解决地质上的一切问题。
所以说地质超前预报技术需要不断的去完善，一些工程建设中需要的设备和仪器也要进行不断的更新和改进。
所以这篇文章就关于超前地质预报技术的各种手段以及其运行原理，还有它的优缺点进行详细的分析，希望能供大家参考，给大家提供帮助。
关键字：隧道;地下工程;超前地质预报技术;手段;优缺点;
地质超前技术的手段有很多，通常是分为：物探手段、地质手段、遥感手段、信息技术手段四种。
其中物探手段又分为很多方法，例如：超前地质预报法、地质雷达法、陆地声纳法等等;地质手段包括的的是超前地质钻孔法、平行导坑法、地质素描法等等;遥感手段呢，一般指的就是红外探测技术;信息技术手段说的也就是现在比较流行的数码成像的技术，今天我们就一些超前地质预报技术的分支手段的原理以及手段的适用范围和它的优点及缺点进行一下介绍：
1.超前地质预报方法。
1.1超前地质预报方法的原理。
超前地质预报方法的原理就是在不均匀的一个地质体中，利用一定的地震波，从而在地质体中产生一些反射波，运用这样的原理来预报隧道的掘进面的前方或是它的周围地区的一些地质状况。
说的详细一点就是在一个施工的掌子面的后方墙边上的固定范围之内去放置一行爆破点，用这些爆破点进行一些微弱的爆破活动，爆破中会产生一些地震波，这些地震波信号就会在隧道的地质体内进行传播，如果一些地质特点发生改变的岩体接收到信号，一部分的信号就会被迫返回，被返回来的信号强度弱，说明隧道界面两侧的岩石强度就会越大，反之则越小。
而被反射回来的信号，穿过经过特殊设计的信息接收器，进而转变为电信号，然后我们将其放大，在依据信号返回来时的方向以及返回来的时间，在经过一些专用的数据处理软件进行处理，我们就能从处理来的信息中得出那些强度发生变化的岩石界面的具体方向及位置。
1.2超前地质预报方法的优点、缺点以及适用的范围。
1.2.1技术的适用范围比较广泛。
这种超前地质预报技术主要适用于超软岩和超硬岩之间的所有地质情况，适用范围相当广泛。
1.2.2可预报很长一段的距离。
这种技术的预报距离非常的长，大概能够预报施工掌子面前方大概一百二十米到一百五十米范围内的一些地质状况。
这种预报距离的长短与周围岩石的硬度与完整度有关，周围岩石越完整越硬，所能够预测的距离也就越长。
1.2.3对于隧道的施工工作的干扰比较小。
这种技术对于隧道的施工工作没有太大的影响，因为这种技术能够在隧道施工间的细小间隙中进行，就算是对这项工作进行专门的开展，总共用时也不过就是三十分钟左右。
1.2.4预报的准确性有待提高。
我们知道预报的信息主要就是地质体距离掌子面的具体位置，但是这是要依据二十四个爆破孔和信息接收器两者之间的弹性波的速度平均值与地质体的反射波所要到达信息接收器所用的时间来决定的，但是因为弹性波的速度差异，致使对于地质体的位置上的预报与真正的实际状况之间存在差异，准确性不高。
2.超前地质钻孔电视成像技术预测法。
2.1超前地质钻孔电视成像技术的工作原理。
超前地质钻孔发的工作原理主要是运用水平钻机这一设备在隧道施工的掌子面上进行水平的地质钻探工作，从中来获取隧道的地质信息，是地质超前预报技术的一种方式手段。
2.2超前地质钻孔法的优缺点。
2.2.1优点
第一个优点就是能够给我们一个比较直观的信息，让施工人员对钻孔工作所经过的所有部位的岩石地质的完整情况、地质的特性、溶洞的大小、裂开的细缝程度以及可探测的水压的高低情况有更明确的了解;第二个优点就是如果施工的地质是煤系地层的话，这种超前地质钻孔法能够通过钻孔对孔内的瓦斯的参数以及煤的参数进行详细的测定，然后根据测出来的参数，运用相应的施工方法，采取正确的施工防治的措施，以防瓦斯和煤的突出。
2.2.2缺点
这种超前地质钻孔的方法虽然有点很多，但它也有很多不足之处，正所谓：“人无完人，物无完物”，这种超前地质钻孔的预测方法的缺点主要是费用相对较高，因为在钻孔的过程中需要配备先进的钻孔设备，而这种设备一般的费用都相对比较高;除此之外，它的缺点还有运行过程时间先对较长，这样会占用总施工的时间;最最重要的就是，这种手段预测的出来的地质信息相对不够准确，因为钻孔得来的信息只是一孔内的地质信息，并不能代表整个施工地质层的信息。
3.地质雷达预测法。
3.1地质雷达预测法的工作原理。
我们今天所说的地质雷达预测法的运作基础是一种高频的电磁波理论。
主要就是用一种宽频带短脉冲的一种高频率的电磁波反射来进行对目的体的探测。
这种地质雷达预测系统发射电磁脉冲给需探测的物体，被测物的介质表面被电磁脉冲穿过，然后碰到那些不同介质的表面就会将电磁波反射回来，我们再根据电磁波双程走时出现的长短的不同，来预测被探目标的形状和状态以及它的属性。
3.2红外探测预测法的优缺点
(1)我国目前主要是依靠采购国外的一些设备，我国还没有专门针对隧道及地下地质预报技术中雷达预测仪器和设备的设计，图像解密主要是依靠前期地质勘查及经验解析，存在一定局限性;(2)地质雷达，根据其发射波的频率，通常可以预测0到30米，比较适合于无损检测。
另外，高频波主要用于隧道的二衬后面的钢筋，有无空洞等监测。
而低频波，其主要用于隧道超前预报，有效距离达到了25-30米;(3)对于一些重点的岩溶发育、节理裂隙密集、岩脉发育的地方，可以用这种雷达预测地质的手段。
4.数码成像技术预测法。
4.1数码成像技术预测法的原理。
数码成像技术除了在我们日常生活中运用到摄像机和照相机中，也能运用到我们今天所说的隧道施工及地下超前地质预报的技术中。
这种数码成像技术预测法的原理就是：利用隧道施工掌子面经过超前钻孔技术，或者是隧道洞已经开始挖掘段的坑壁的一些画像的准确情报，然后运用一些计算机软件对这些数值信息进行处理等等的方法，然后再进行相关高科技的处理，就能对隧道施工阶段的周围岩层的级别进行准确的判断和确定，继而能够对隧道施工掌子面的前方地质情况进行预测。
4.2数码成像技术预测法的优缺点。
4.2.1优点
由于数码成像技术已经成为一种现如今社会紧跟潮流的技术，所以在隧道施工中，对于地质的预测工程运用此方法，在设备的获取上比较容易，因为，这种方法所需要的设备仅仅就是几台甚至一台分辨率较高的数码相机，除了这个之外，也就是一些普通的相机附属配件。
4.2.2缺点
其实也算不上是缺点，只能说是有待改进的地方，就是现在这门技术应用在隧道及地下工程的超前地质预报上这种方法，我国对其的研究还处于不成熟阶段。
5.结语
除了上面我所介绍的超前地质预报技术的方法外，其实还有很多，比如：声监测预测法、电测预测法、声探测预测法、正洞导坑预测法等等很多地质信息的预测方法，但是由于技术上的限制，没有哪种方法能真正的解决地质信息的探测问题，所以鉴于各种方法的优缺点，最好采用长距离与短距离结合的方法，当长距离探明那段为异常段时，在此段再采用适用于短距离预报的孔内电视或地质雷达，并将不同的手段预测出的信息进行总的归纳总结、详细分析、严格对比，最终得出一个最接近实际情况的信息，为隧道工程以及地下工程的顺利进行打好基础。
参考文献
1.刘听成;岩石力学有关名词词解[M]，煤炭工业出版社;1986年
2.齐传生;TSP202隧道地震波超前地质预报系统的应用[J]，世界隧道;2000.37(1)：36-40;
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