什么是地质超前预报

❶ 隧道超前地质预报的各种方法、原理及使用条件

包括：HSP、TSP、TGP、TRT、TST、负视速度等各种方法。

1、TSP隧道

其工作原理是利用在隧道围岩以排列方式激发弹性波，弹性波在向三维空间传播的过程中，遇到声阻抗界面，即地质岩性变化的界面、构造破碎带、岩溶和岩溶发育带等，会产生弹性波的反射现象，

这种反射波被布置在隧道围岩内的检波装置接收下来，输入到仪器中进行信号的放大、数字采集和处理， 实现 拾取掌子面前方岩体中的反射波信息，达到预报的目的。其中TSP、TGP、TRT应用的是反射理论，尚需在小孔径偏移成像病态问题方面进行努力。

2、TST隧道

该方法充分认识三维波场的复杂性，能进行方向滤波，仅保留掌子面前方的回波，避免现行超前预报方法中虚报、误报率高的技术缺陷。能准确确定掌子面前方围岩波速分布，为岩体工程类别判定提供依据，同时避免现行方法预报位置不准确的缺陷。

TST地质超前预报技术具有如下优点：

TST隧道超前预报技术是国内外唯一的实现了地下三维波场识别与分离的超前预报技术，有效消除侧向波和面波干扰，保证成像的真实性；

TST是唯一的实现了围岩波速精确分析的超前预报技术，保证构造定位的精确性；

TST是建立在逆散射成像原理基础上的超前预报技术，与传统的反射地震技术相比具有更高的分辨率。同时运用了地震波的运动学和动力学信息，不但可精确确定地质构造的位置，同时获得围岩力学性状的空间变化；

TST采用独特专业设计的观测方式，保证观测数据同时满足围岩波速分析、三维波场分离和方向滤波的需要。

3、HSP隧道

该方法和地震波探测原理基本相同，其原理是建立在弹性波理论的基础上，传播过程遵循惠更斯-菲涅尔原理和费马原理。本方法探测的物理前提是岩体间或不同地质体间明显的声学特性差异。测试时，在隧道施工掌子面或边墙一点发射低频声波信号，在另一点接收反射波信号。

采用时域、频域分析探测反射波信号，进一步根据隧道施工掌子面地质调查、地面地质调查及利用一隧道超前施工段地质情况推测另一平行隧道施工掌子面前方地质条件的预报方法，

便可了解前方岩体的变化情况，探测掌子面前方可能存在的岩性分界、断层、岩体破碎带、软弱夹层、以及岩溶等不良地质体的规模、性质及延伸情况等。

(1)什么是地质超前预报扩展阅读

目的

开挖前对地质情况的了解，对于隧洞建设有着十分重要的作用。

通过超前预报，及时发现异常情况，预报掌子面前方不良地质体的位置、产状及其围岩结构的完整性与含水的可能性，为正确选择开挖断面、支护设计参数和优化施工方案提供依据，并为预防隧洞涌水、突泥、突气等可能形成的灾害性事故及时提供信息，使工程单位提前做好施工准备，

保证施工安全，同时还可节约大量资金。所以隧洞超前预报对于安全科学施工、提高施工效率、缩短施工周期、避免事故损失、节约投资等具有重大的社会效益和经济效益。超前地质预报应达到下列目的：

1、进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质和水文地质条件，指导工程施工的顺利进行。

2、降低地质灾害发生的几率和危害程度。

3、为优化工程设计提供地质依据。

4、为编制竣工文件提供地质资料。

❷ 隧道地质超前预报的基本简介

常用的方法有TSP，TST超前预报、，二者都是在隧道内进行预报，TSP，TST可预报掌子面前方100～150m的地质情况，地质雷达能预报掌子面前方20～30m的地质情况。
近年有人将高密度电法引进到隧道地质预报中来，即在隧道正上方的山上沿隧道走向布置高密度电法剖面。该方法的优点是速度快、图像直观、对水、构造反映灵敏。
云南航天检测在国内较早利用长期（高密度电法）、中期（TSP、TST）、短期（地质雷达）相结合的方法进行隧道地质超前预报，取得了良好的效果。
BEAM(Bore Tunnelling Electrical Ahead Monitoring)探测技术就目前而言是当前国际上一种较先进的电法隧道超前探测技术。它由德国GETGEO EXPLORATION TECHNOLOGIES公司（简称GET公司）从 1998年开始进行开发研制，2004年获得德国国家专利。
作为聚焦电流频率域的激发极化方法的一种超前探测技术，BEAM开发研制源自于一种被称为百分频率效应(PFE-Pereentage frequency effect)的综合电性参数，此外还应用了聚焦电流技术使得探测数据的固定在一定的范围之内。
BEAM测试技术的原理是通过对岩层电阻率进行测试的电法(激发极化法)来探知岩石质量、空洞和水体的。电子导体和离子导体的岩石在人工电流场中被极化的现象称为激发极化现象，大约在1913年由法国的Conrad Schfumberger所发现。
德国GET公司开发研制的BEAM测试系统就是一种以交流激发极化法为探测手段的技术。
交流激发极化法使用超低频段(0.01～10Hz)中两种相差较大的固定频率分别供电(f1和f2)，然后分别观测f1和f2两种频率供电时的电压，求得两种电阻率R(f1)(用较低频率f1观测所得)和R(f2)(用较高频率f2观测所得)，由此来计算百分频率效应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是一种表征岩石储存电能能力的岩体特性参数，而孔隙率与PFE呈反比关系。在隧道超前预报当中岩溶洞穴、断层、破碎带等具有较高孔隙率的不良地质体相应的PFE就较低;充水和充气的高孔隙率段只能储存很少的电能，PFE也因此较低;沙、粘土层、桩、漂石和混凝土等也因其典型的PFE值，能够通过BEAM探测到。
BEAM的预报成果的解译就是基于以上对不同岩体分类的定义，其中高、中、低表示岩体的孔隙率高低程度，孔隙较高硬质岩地区的断层带、洞穴等PFE值最低，软土区的类似地质情况次之，较为紧密的岩体PFE值最高，孔隙率和PFE值呈明显的反比关系。不同的电阻率也会对应不同的岩体情况，干燥致密的岩体电阻率较高，孔隙率大的含水岩体电阻率较低，BEAM系统采用交流激发极化法进行超前预报，获得百分频率效应PFE和电阻率R两种参数，以这两种参数为成果解译基础，综合对前方地质情况进行预报。
目前该项技术自2000年伊始，在国外被应用于在各种复杂的地质条件下进行施工的隧道工程，截至现在已经完成探测隧道的累计洞身长度已超过100km。主要应用有意大利Ginori隧道，瑞士哥斯塔特基线隧道(Gotthard Base Turnnel)(目前世界上最长的隧道)，瑞士勒其山基线隧道(Lotschberg Base Tulnnel)，德国Irlahull，Geisbers和Stammham隧道（连接了Nuremberg到Ingolstadt的高速铁路）等等。
欧美大地仪器设备中国有限公司率先将技术引进到国内。
隧道地质超前预报专著《隧道地质预报》

❸ 超前地质预报的超前地质预报分类

超前地质预报常用的物探方法有很多，分类不尽相同。根据《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》（TZ214-2005），将几种物探方法及其适用范围介绍如下：其中地震波法超前预报是当前应用的主流。
机械钻探
使用超前地质钻杆在隧道断面的若干个部位进行钻探，依据钻杆内岩土结构、构造及水文地质判定前方围岩的性质。一般取隧道断面的三个点，中上部、左侧、右侧，将钻探出的围岩综合对比分析然后按每两米一个断面记录其围岩状况。超前钻杆的长度不等，一般以20米为主流产品。
电法
直流电法 超前探测隧道掌子面和侧帮的含水构造
高密度电阻法 探测岩溶、洞穴、地质界线
电磁法
甚低频法 ①.探测隐伏断层、破碎带；②.探测岩体接触带；③.探测含水构造及地下暗河等
地质雷达 ①.探测隐伏断层、破碎带；②.探测地下岩溶、洞穴；③.探测地层划分
地震波法和声波法
折射波法 ①.划分隧道围岩级别；②.测定岩体的纵波值
反射波法 ①.划分地层界线；②.探测隐伏断层、破碎带；③.探测地下洞穴；④.测定含水层分布
散射波法 ①.划分地层界线；②.探测隐伏断层、破碎带；③.探测地下洞穴；④.测定含水层分布；⑤确定围岩速度
红外线法
红外探水 ①.探测局部地温异常现象；②.判断地下脉状流、脉状含水带、隐伏含水体等所在的位置

❹ 隧道超前地质预报的超前预报内容

隧洞施工超前预报的内容一般包括：
①不良地质预报及灾害地质预报：预报掌子面前方一回定范围内有无突答水、突泥、岩爆及有害气体等，并查明其范围、规模、性质，提出施工措施或建议；
②水文地质预报：预报洞内突涌水量的大小及其变化规律，并评价其对环境地质、水文地质的影响；
③断层及其破碎带的预报：预报断层的位置、宽度、产状、性质、充填物的状态，是否为充水断层，并判断其稳定程度，提出施工对策；
④围岩类别及其稳定性预报：预报掌子面前方的围岩类别与设计是否吻合，并判断其稳定性，随时提供修改设计、调整支护类型、确定二次衬砌时间的建议等；
⑤预测隧洞内有害气体含量、成分及动态变化；

❺ 隧道施工地质超前预报工作内容

根据对军都山隧道施工地质超前预报工作经验的总结，将隧道施工地质超前预报工作内容归纳为如下个部分：

（1）资料搜集：①搜集前人研究成果；②施工过程中搜集。

（2）掌子面前方工程地质条件预报：①断层；②大节理；③岩脉；④地下水；⑤地应力；⑥瓦斯。

（3）成灾预报：①围岩类别预报——完整、碎裂岩体；②块体塌方——块裂岩体；③溃曲破坏——板裂岩体；④岩爆；⑤突水；⑥ 瓦斯突出。

（4）超前防治方案预报。

第一部分是搜集资料。要搜集施工开始以前的地质测绘、地质勘探、地质试验等已有的资料；最重要是要搜集施工过程中的资料。施工以前的资料可以帮助我们认识施工地段地质特点，施工过程中搜集的资料是做地质超前预报的主要依据。

第二部分工作内容是掌子面前方地质条件预报。预报范围大概为掌子面前方10m、8m就够了。军都山隧道地质超前预报工作后期实际上用到5m，这对于地下水不多的地段也够用了。第三预报范围应与施工爆破作业孔深度和防护层厚度联系起来考虑，它又决定于洞室尺寸、岩体质量及环境因素，特别是地下水压力。有了掌子面前方地质条件预报资料就可以作掘进前方能否产生地质灾害可能性预报。

成灾预报并不是最终目的，还应该对前方可能产生地质灾害的防治方案作出预报。这是地质超前预报的第四部分内容。以这一套工作内容为指导的施工方法我们称为地质监控施工法。这对地质工程施工是非常重要的。地质监控施工法的核心工作就是施工地质超前预报和超前防治工作。它可以减少施工的盲目性，增加施工的科学性。这项工作应该由地质人员和施工技术人员共同来完成。这项工作如果做好了，可以节省施工经费投资20%～30%。

❻ 目前国内外超前预报地质手段分为哪四种

目前在隧道施工期间采用的超前地质预报方法从专业技术方面可分为专常规地质法和属物探法两大类，具体有以下几种：（1）超前导坑；（2）正洞地质素描；（3）水平超前探孔；（4）声波测试；（5）红外探水；（6）电磁波法；（7）弹性波法。

❼ 隧道地质超前预报内容有哪些

隧道工程超前地质预报的内容有：
1 地质情况及水文地质：
——地层岩性，如软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊岩土。
——地质构造，特别对断层、节理密集带、褶皱构造等。
——不良地质，特别是溶洞、暗河、人为坑洞、放射性、有害气体、高地应力、高地温、高岩温等发育情况。
——地下水，特别是岩溶管道水、富水断层、富水褶皱轴及富水地层地带等。
2 对照图纸提供的地质资料，预报地质条件变化情况及对事故的影响程度。
3 预报可能出现的不良地质及其对施工的影响，以及处理措施：
——可能出现的塌方、滑动的部位、形式、规模、及发展趋势，提出处理措施。
——可能出现突然涌水的地点、涌水量大小、地下水泥砂含量及对事故的影响。
——软岩内鼓、片帮掉块地段及对施工的影响。
——岩体突然开裂或原有裂隙逐渐加宽的位置及其危害程度。
——对隧道将要穿过不稳定岩层、较大断层作出预报，以便及时改变施工方法或做应急措施。
——隧道附近或穿过瓦斯地段的岩（煤）层中，预报瓦斯影响范围。
4 位移量测中发现围岩变形速率加快时，应预报对围岩稳定性的影响程度。
5 浅埋隧道地面出现下沉或裂缝时，预报对隧道稳定和施工的影响程度。
6 隧道施工中由于措施不当，可能造成围岩失稳，应及时采取改进措施。

❽ 什么是隧道施工超前地质预报，它包含哪些

隧道地质超前预报分为地质方法和地球物理方法，地质方法包括地内质素描、超前钻等，现在容很少用。地球物理方法包括地震法、电磁法等，目前以地震法为主。 地震法中包括负视速度、HSP、TSP、TGP、TRT、TST等各种方法，常见的是后4者。 TSP是瑞典的，TGP是山寨版的TSP，TRT是美国的，TST是中科院一个研究员提出的。 TSP、TRT都是地震法中的反射法，在隧道中反射原理不成立，而且前方波速用侧壁波速代替，没有方向滤波，这两种方法有问题； TST是地震法中的逆散射法，比较新，可以求出前方波速分布，可以做方向滤波，比较有前途。

❾ 超前地质预报的地震法超前预报

地震法是当前隧道中长期超前预报的主流方法。它包括：HSP、TSP、TGP、TRT、TST、负视速度等各种方法。 其工作原理是利用在隧道围岩以排列方式激发弹性波，弹性波在向三维空间传播的过程中，遇到声阻抗界面，即地质岩性变化的界面、构造破碎带、岩溶和岩溶发育带等，会产生弹性波的反射现象，这种反射波被布置在隧道围岩内的检波装置接收下来，输入到仪器中进行信号的放大、数字采集和处理， 实现 拾取掌子面前方岩体中的反射波信息，达到预报的目的。
其中TSP、TGP、TRT应用的是反射理论，尚需在小孔径偏移成像病态问题方面进行努力。 该方法充分认识三维波场的复杂性，能进行方向滤波，仅保留掌子面前方的回波，避免现行超前预报方法中虚报、误报率高的技术缺陷。能准确确定掌子面前方围岩波速分布，为岩体工程类别判定提供依据，同时避免现行方法预报位置不准确的缺陷。
TST地质超前预报技术具有如下优点：
1. TST隧道超前预报技术是国内外唯一的实现了地下三维波场识别与分离的超前预报技术，有效消除侧向波和面波干扰，保证成像的真实性；
2. TST是唯一的实现了围岩波速精确分析的超前预报技术，保证构造定位的精确性；
3. TST是建立在逆散射成像原理基础上的超前预报技术，与传统的反射地震技术相比具有更高的分辨率。同时运用了地震波的运动学和动力学信息，不但可精确确定地质构造的位置，同时获得围岩力学性状的空间变化；
4. TST采用独特专业设计的观测方式，保证观测数据同时满足围岩波速分析、三维波场分离和方向滤波的需要。 该方法和地震波探测原理基本相同，其原理是建立在弹性波理论的基础上，传播过程遵循惠更斯-菲涅尔原理和费马原理。本方法探测的物理前提是岩体间或不同地质体间明显的声学特性差异。测试时，在隧道施工掌子面或边墙一点发射低频声波信号，在另一点接收反射波信号。采用时域、频域分析探测反射波信号，进一步根据隧道施工掌子面地质调查、地面地质调查及利用一隧道超前施工段地质情况推测另一平行隧道施工掌子面前方地质条件的预报方法，便可了解前方岩体的变化情况，探测掌子面前方可能存在的岩性分界、断层、岩体破碎带、软弱夹层、以及岩溶等不良地质体的规模、性质及延伸情况等。

❿ 隧道超前地质预报的超前地质预报定义

利用钻探和现代物探等手段，探测隧道、隧洞、地下厂房等地下工程的岩土体开内挖面前容方的地质情况，力图在施工前掌握前方的岩土体结构、性质、状态，以及地下水、瓦斯等的赋存情况、地应力情况等地质信息，为进一步的施工提供指导，以避免施工及运营过程中发生涌水、瓦斯突出、岩爆、大变形等等地质灾害，保证施工的安全和顺利进行。