什麼是地質超前預報

❶ 隧道超前地質預報的各種方法、原理及使用條件

包括：HSP、TSP、TGP、TRT、TST、負視速度等各種方法。

1、TSP隧道

其工作原理是利用在隧道圍岩以排列方式激發彈性波，彈性波在向三維空間傳播的過程中，遇到聲阻抗界面，即地質岩性變化的界面、構造破碎帶、岩溶和岩溶發育帶等，會產生彈性波的反射現象，

這種反射波被布置在隧道圍岩內的檢波裝置接收下來，輸入到儀器中進行信號的放大、數字採集和處理， 實現 拾取掌子面前方岩體中的反射波信息，達到預報的目的。其中TSP、TGP、TRT應用的是反射理論，尚需在小孔徑偏移成像病態問題方面進行努力。

2、TST隧道

該方法充分認識三維波場的復雜性，能進行方向濾波，僅保留掌子面前方的回波，避免現行超前預報方法中虛報、誤報率高的技術缺陷。能准確確定掌子面前方圍岩波速分布，為岩體工程類別判定提供依據，同時避免現行方法預報位置不準確的缺陷。

TST地質超前預報技術具有如下優點：

TST隧道超前預報技術是國內外唯一的實現了地下三維波場識別與分離的超前預報技術，有效消除側向波和面波干擾，保證成像的真實性；

TST是唯一的實現了圍岩波速精確分析的超前預報技術，保證構造定位的精確性；

TST是建立在逆散射成像原理基礎上的超前預報技術，與傳統的反射地震技術相比具有更高的解析度。同時運用了地震波的運動學和動力學信息，不但可精確確定地質構造的位置，同時獲得圍岩力學性狀的空間變化；

TST採用獨特專業設計的觀測方式，保證觀測數據同時滿足圍岩波速分析、三維波場分離和方向濾波的需要。

3、HSP隧道

該方法和地震波探測原理基本相同，其原理是建立在彈性波理論的基礎上，傳播過程遵循惠更斯-菲涅爾原理和費馬原理。本方法探測的物理前提是岩體間或不同地質體間明顯的聲學特性差異。測試時，在隧道施工掌子面或邊牆一點發射低頻聲波信號，在另一點接收反射波信號。

採用時域、頻域分析探測反射波信號，進一步根據隧道施工掌子面地質調查、地面地質調查及利用一隧道超前施工段地質情況推測另一平行隧道施工掌子面前方地質條件的預報方法，

便可了解前方岩體的變化情況，探測掌子面前方可能存在的岩性分界、斷層、岩體破碎帶、軟弱夾層、以及岩溶等不良地質體的規模、性質及延伸情況等。

(1)什麼是地質超前預報擴展閱讀

目的

開挖前對地質情況的了解，對於隧洞建設有著十分重要的作用。

通過超前預報，及時發現異常情況，預報掌子面前方不良地質體的位置、產狀及其圍岩結構的完整性與含水的可能性，為正確選擇開挖斷面、支護設計參數和優化施工方案提供依據，並為預防隧洞涌水、突泥、突氣等可能形成的災害性事故及時提供信息，使工程單位提前做好施工准備，

保證施工安全，同時還可節約大量資金。所以隧洞超前預報對於安全科學施工、提高施工效率、縮短施工周期、避免事故損失、節約投資等具有重大的社會效益和經濟效益。超前地質預報應達到下列目的：

1、進一步查清隧道開挖工作面前方的工程地質和水文地質條件，指導工程施工的順利進行。

2、降低地質災害發生的幾率和危害程度。

3、為優化工程設計提供地質依據。

4、為編制竣工文件提供地質資料。

❷ 隧道地質超前預報的基本簡介

常用的方法有TSP，TST超前預報、，二者都是在隧道內進行預報，TSP，TST可預報掌子面前方100～150m的地質情況，地質雷達能預報掌子面前方20～30m的地質情況。
近年有人將高密度電法引進到隧道地質預報中來，即在隧道正上方的山上沿隧道走向布置高密度電法剖面。該方法的優點是速度快、圖像直觀、對水、構造反映靈敏。
雲南航天檢測在國內較早利用長期（高密度電法）、中期（TSP、TST）、短期（地質雷達）相結合的方法進行隧道地質超前預報，取得了良好的效果。
BEAM(Bore Tunnelling Electrical Ahead Monitoring)探測技術就目前而言是當前國際上一種較先進的電法隧道超前探測技術。它由德國GETGEO EXPLORATION TECHNOLOGIES公司（簡稱GET公司）從 1998年開始進行開發研製，2004年獲得德國國家專利。
作為聚焦電流頻率域的激發極化方法的一種超前探測技術，BEAM開發研製源自於一種被稱為百分頻率效應(PFE-Pereentage frequency effect)的綜合電性參數，此外還應用了聚焦電流技術使得探測數據的固定在一定的范圍之內。
BEAM測試技術的原理是通過對岩層電阻率進行測試的電法(激發極化法)來探知岩石質量、空洞和水體的。電子導體和離子導體的岩石在人工電流場中被極化的現象稱為激發極化現象，大約在1913年由法國的Conrad Schfumberger所發現。
德國GET公司開發研製的BEAM測試系統就是一種以交流激發極化法為探測手段的技術。
交流激發極化法使用超低頻段(0.01～10Hz)中兩種相差較大的固定頻率分別供電(f1和f2)，然後分別觀測f1和f2兩種頻率供電時的電壓，求得兩種電阻率R(f1)(用較低頻率f1觀測所得)和R(f2)(用較高頻率f2觀測所得)，由此來計算百分頻率效應PFE(公式如下):
R(f1) =U(f1) /I(f1) 和 R(f2)= U(f2) /I(f2)
PFE=[ R(f1)- R(f2)]/ R(f1)x100% （ f1<f2 ）
PFE是一種表徵岩石儲存電能能力的岩體特性參數，而孔隙率與PFE呈反比關系。在隧道超前預報當中岩溶洞穴、斷層、破碎帶等具有較高孔隙率的不良地質體相應的PFE就較低;充水和充氣的高孔隙率段只能儲存很少的電能，PFE也因此較低;沙、粘土層、樁、漂石和混凝土等也因其典型的PFE值，能夠通過BEAM探測到。
BEAM的預報成果的解譯就是基於以上對不同岩體分類的定義，其中高、中、低表示岩體的孔隙率高低程度，孔隙較高硬質岩地區的斷層帶、洞穴等PFE值最低，軟土區的類似地質情況次之，較為緊密的岩體PFE值最高，孔隙率和PFE值呈明顯的反比關系。不同的電阻率也會對應不同的岩體情況，乾燥緻密的岩體電阻率較高，孔隙率大的含水岩體電阻率較低，BEAM系統採用交流激發極化法進行超前預報，獲得百分頻率效應PFE和電阻率R兩種參數，以這兩種參數為成果解譯基礎，綜合對前方地質情況進行預報。
目前該項技術自2000年伊始，在國外被應用於在各種復雜的地質條件下進行施工的隧道工程，截至現在已經完成探測隧道的累計洞身長度已超過100km。主要應用有義大利Ginori隧道，瑞士哥斯塔特基線隧道(Gotthard Base Turnnel)(目前世界上最長的隧道)，瑞士勒其山基線隧道(Lotschberg Base Tulnnel)，德國Irlahull，Geisbers和Stammham隧道（連接了Nuremberg到Ingolstadt的高速鐵路）等等。
歐美大地儀器設備中國有限公司率先將技術引進到國內。
隧道地質超前預報專著《隧道地質預報》

❸ 超前地質預報的超前地質預報分類

超前地質預報常用的物探方法有很多，分類不盡相同。根據《客運專線鐵路隧道工程施工技術指南》（TZ214-2005），將幾種物探方法及其適用范圍介紹如下：其中地震波法超前預報是當前應用的主流。
機械鑽探
使用超前地質鑽桿在隧道斷面的若干個部位進行鑽探，依據鑽桿內岩土結構、構造及水文地質判定前方圍岩的性質。一般取隧道斷面的三個點，中上部、左側、右側，將鑽探出的圍岩綜合對比分析然後按每兩米一個斷面記錄其圍岩狀況。超前鑽桿的長度不等，一般以20米為主流產品。
電法
直流電法 超前探測隧道掌子面和側幫的含水構造
高密度電阻法 探測岩溶、洞穴、地質界線
電磁法
甚低頻法 ①.探測隱伏斷層、破碎帶；②.探測岩體接觸帶；③.探測含水構造及地下暗河等
地質雷達 ①.探測隱伏斷層、破碎帶；②.探測地下岩溶、洞穴；③.探測地層劃分
地震波法和聲波法
折射波法 ①.劃分隧道圍岩級別；②.測定岩體的縱波值
反射波法 ①.劃分地層界線；②.探測隱伏斷層、破碎帶；③.探測地下洞穴；④.測定含水層分布
散射波法 ①.劃分地層界線；②.探測隱伏斷層、破碎帶；③.探測地下洞穴；④.測定含水層分布；⑤確定圍岩速度
紅外線法
紅外探水 ①.探測局部地溫異常現象；②.判斷地下脈狀流、脈狀含水帶、隱伏含水體等所在的位置

❹ 隧道超前地質預報的超前預報內容

隧洞施工超前預報的內容一般包括：
①不良地質預報及災害地質預報：預報掌子面前方一回定范圍內有無突答水、突泥、岩爆及有害氣體等，並查明其范圍、規模、性質，提出施工措施或建議；
②水文地質預報：預報洞內突涌水量的大小及其變化規律，並評價其對環境地質、水文地質的影響；
③斷層及其破碎帶的預報：預報斷層的位置、寬度、產狀、性質、充填物的狀態，是否為充水斷層，並判斷其穩定程度，提出施工對策；
④圍岩類別及其穩定性預報：預報掌子面前方的圍岩類別與設計是否吻合，並判斷其穩定性，隨時提供修改設計、調整支護類型、確定二次襯砌時間的建議等；
⑤預測隧洞內有害氣體含量、成分及動態變化；

❺ 隧道施工地質超前預報工作內容

根據對軍都山隧道施工地質超前預報工作經驗的總結，將隧道施工地質超前預報工作內容歸納為如下個部分：

（1）資料搜集：①搜集前人研究成果；②施工過程中搜集。

（2）掌子面前方工程地質條件預報：①斷層；②大節理；③岩脈；④地下水；⑤地應力；⑥瓦斯。

（3）成災預報：①圍岩類別預報——完整、碎裂岩體；②塊體塌方——塊裂岩體；③潰曲破壞——板裂岩體；④岩爆；⑤突水；⑥ 瓦斯突出。

（4）超前防治方案預報。

第一部分是搜集資料。要搜集施工開始以前的地質測繪、地質勘探、地質試驗等已有的資料；最重要是要搜集施工過程中的資料。施工以前的資料可以幫助我們認識施工地段地質特點，施工過程中搜集的資料是做地質超前預報的主要依據。

第二部分工作內容是掌子面前方地質條件預報。預報范圍大概為掌子面前方10m、8m就夠了。軍都山隧道地質超前預報工作後期實際上用到5m，這對於地下水不多的地段也夠用了。第三預報范圍應與施工爆破作業孔深度和防護層厚度聯系起來考慮，它又決定於洞室尺寸、岩體質量及環境因素，特別是地下水壓力。有了掌子面前方地質條件預報資料就可以作掘進前方能否產生地質災害可能性預報。

成災預報並不是最終目的，還應該對前方可能產生地質災害的防治方案作出預報。這是地質超前預報的第四部分內容。以這一套工作內容為指導的施工方法我們稱為地質監控施工法。這對地質工程施工是非常重要的。地質監控施工法的核心工作就是施工地質超前預報和超前防治工作。它可以減少施工的盲目性，增加施工的科學性。這項工作應該由地質人員和施工技術人員共同來完成。這項工作如果做好了，可以節省施工經費投資20%～30%。

❻ 目前國內外超前預報地質手段分為哪四種

目前在隧道施工期間採用的超前地質預報方法從專業技術方面可分為專常規地質法和屬物探法兩大類，具體有以下幾種：（1）超前導坑；（2）正洞地質素描；（3）水平超前探孔；（4）聲波測試；（5）紅外探水；（6）電磁波法；（7）彈性波法。

❼ 隧道地質超前預報內容有哪些

隧道工程超前地質預報的內容有：
1 地質情況及水文地質：
——地層岩性，如軟弱夾層、破碎地層、煤層及特殊岩土。
——地質構造，特別對斷層、節理密集帶、褶皺構造等。
——不良地質，特別是溶洞、暗河、人為坑洞、放射性、有害氣體、高地應力、高地溫、高岩溫等發育情況。
——地下水，特別是岩溶管道水、富水斷層、富水褶皺軸及富水地層地帶等。
2 對照圖紙提供的地質資料，預報地質條件變化情況及對事故的影響程度。
3 預報可能出現的不良地質及其對施工的影響，以及處理措施：
——可能出現的塌方、滑動的部位、形式、規模、及發展趨勢，提出處理措施。
——可能出現突然涌水的地點、涌水量大小、地下水泥砂含量及對事故的影響。
——軟岩內鼓、片幫掉塊地段及對施工的影響。
——岩體突然開裂或原有裂隙逐漸加寬的位置及其危害程度。
——對隧道將要穿過不穩定岩層、較大斷層作出預報，以便及時改變施工方法或做應急措施。
——隧道附近或穿過瓦斯地段的岩（煤）層中，預報瓦斯影響范圍。
4 位移量測中發現圍岩變形速率加快時，應預報對圍岩穩定性的影響程度。
5 淺埋隧道地面出現下沉或裂縫時，預報對隧道穩定和施工的影響程度。
6 隧道施工中由於措施不當，可能造成圍岩失穩，應及時採取改進措施。

❽ 什麼是隧道施工超前地質預報，它包含哪些

隧道地質超前預報分為地質方法和地球物理方法，地質方法包括地內質素描、超前鑽等，現在容很少用。地球物理方法包括地震法、電磁法等，目前以地震法為主。 地震法中包括負視速度、HSP、TSP、TGP、TRT、TST等各種方法，常見的是後4者。 TSP是瑞典的，TGP是山寨版的TSP，TRT是美國的，TST是中科院一個研究員提出的。 TSP、TRT都是地震法中的反射法，在隧道中反射原理不成立，而且前方波速用側壁波速代替，沒有方向濾波，這兩種方法有問題； TST是地震法中的逆散射法，比較新，可以求出前方波速分布，可以做方向濾波，比較有前途。

❾ 超前地質預報的地震法超前預報

地震法是當前隧道中長期超前預報的主流方法。它包括：HSP、TSP、TGP、TRT、TST、負視速度等各種方法。 其工作原理是利用在隧道圍岩以排列方式激發彈性波，彈性波在向三維空間傳播的過程中，遇到聲阻抗界面，即地質岩性變化的界面、構造破碎帶、岩溶和岩溶發育帶等，會產生彈性波的反射現象，這種反射波被布置在隧道圍岩內的檢波裝置接收下來，輸入到儀器中進行信號的放大、數字採集和處理， 實現 拾取掌子面前方岩體中的反射波信息，達到預報的目的。
其中TSP、TGP、TRT應用的是反射理論，尚需在小孔徑偏移成像病態問題方面進行努力。 該方法充分認識三維波場的復雜性，能進行方向濾波，僅保留掌子面前方的回波，避免現行超前預報方法中虛報、誤報率高的技術缺陷。能准確確定掌子面前方圍岩波速分布，為岩體工程類別判定提供依據，同時避免現行方法預報位置不準確的缺陷。
TST地質超前預報技術具有如下優點：
1. TST隧道超前預報技術是國內外唯一的實現了地下三維波場識別與分離的超前預報技術，有效消除側向波和面波干擾，保證成像的真實性；
2. TST是唯一的實現了圍岩波速精確分析的超前預報技術，保證構造定位的精確性；
3. TST是建立在逆散射成像原理基礎上的超前預報技術，與傳統的反射地震技術相比具有更高的解析度。同時運用了地震波的運動學和動力學信息，不但可精確確定地質構造的位置，同時獲得圍岩力學性狀的空間變化；
4. TST採用獨特專業設計的觀測方式，保證觀測數據同時滿足圍岩波速分析、三維波場分離和方向濾波的需要。 該方法和地震波探測原理基本相同，其原理是建立在彈性波理論的基礎上，傳播過程遵循惠更斯-菲涅爾原理和費馬原理。本方法探測的物理前提是岩體間或不同地質體間明顯的聲學特性差異。測試時，在隧道施工掌子面或邊牆一點發射低頻聲波信號，在另一點接收反射波信號。採用時域、頻域分析探測反射波信號，進一步根據隧道施工掌子面地質調查、地面地質調查及利用一隧道超前施工段地質情況推測另一平行隧道施工掌子面前方地質條件的預報方法，便可了解前方岩體的變化情況，探測掌子面前方可能存在的岩性分界、斷層、岩體破碎帶、軟弱夾層、以及岩溶等不良地質體的規模、性質及延伸情況等。

❿ 隧道超前地質預報的超前地質預報定義

利用鑽探和現代物探等手段，探測隧道、隧洞、地下廠房等地下工程的岩土體開內挖面前容方的地質情況，力圖在施工前掌握前方的岩土體結構、性質、狀態，以及地下水、瓦斯等的賦存情況、地應力情況等地質信息，為進一步的施工提供指導，以避免施工及運營過程中發生涌水、瓦斯突出、岩爆、大變形等等地質災害，保證施工的安全和順利進行。