国内外隧道超前预报技术评析与推介.doc

国内外隧道超前预报技术评析与推介 赵永贵 中国科学院地质与地球物理所 北京 100029云南航天质量无损检测站企业 昆明650217摘要 国内外隧道地质超前预报技术正在发展之中，目前应用负视速度法，水平剖面法，TSP、TGP等技术，由于观测方式和资料处理措施比较简朴，不能精确确定掌子面前方围岩波速，从而致使地质界面定位不精确，围岩工程类别划分缺乏根据，亟待改善。TRT与TST技术采用空间观测方式和偏移成像措施，技术比较先进，能处理了掌子面前方围岩速度构造可靠分析问题，实现了隧道围岩地质构造精确成像，适合复杂地质条件下地质超前预报应用。目前超前预报过于依赖地震措施，实际上地震措施对于处理构造问题比较有效，处理含水性问题不如电磁措施，高密度电法和瞬变电磁措施在超前预报领域会有广阔应用前景。实际预报工作中要获得好预报成果，必须倡导综合措施，倡导地质分析与工程物探相结合，地震措施与地磁措施相结合，共同处理不良地质构造、含水构造、含瓦斯气构造超前预报问题。关键词：隧道地质超前预报，速度分析，地震偏移成像，不良地质构造，含水构造 Analysis and Recommendation of Tunnel Prediction Techniques at Home and AbroadAbstract 0序言隧道施工中地质超前预报是一种国际前沿课题，也是一种难题，各国都在研究之中。欧洲开始较早（1980年代），美洲稍晚些（1990年代），中国在1990年代初也开始了超前预报技术研究。由于该项技术应用关系到工程安全、质量、进度和经费等重要问题，因而倍受关注。尤其是在地质条件复杂地段和采用TBM现代施工技术状况下，地质超前预报工作更显得尤为重要。例如在奥地利横穿阿尔卑斯山Unterwaler隧道施工中全程使用了地质超前预报3 。我国西部为多山地区，地质条件复杂，造山带、断裂带发育，地下水丰富，隧道开挖中坍塌、冒顶、岩溶、涌水等地质灾害常常发生。因而在公路、铁路和水电工程地下隧道施工中也普遍开展了地质超前预报工作。隧道地质超前预报由于规定高、技术难度大而成为疑难问题。隧道超前预报关怀地责问题包括构造软弱带、含水性、岩体工程类别、岩溶、瓦斯气等问题，尤其是对于含水断裂、含水溶洞、含水松散体等不良地质对象预报，对工程物探来说都是疑难问题。隧道内观测空间很有限，反射波孔径小，这对提高地震反射资料速度分析、反射面定位精度和岩体工程类别划分增长了难度。不一样地质对象体现出物性特性是各不相似。岩体构造特性、围岩完整程度、破碎状态等重要表目前力学性质差异上，而含水性则重要表目前电导率、介电常数等电磁特性差异上。目前应用任何一种物探措施都很难涵盖这两种物性变化。地震措施重要探测力学性质变化，预报隧道前方围岩岩性、构造、构造特性等与力学强度有关地质要素，对断裂带、破碎带敏感，对围岩含水性不敏感，不能预报含水地段，因而诸多突水事件发生漏报，导致重大经济损失。高密度电法用于探测围岩电阻率分布，对围岩含水性敏感，可通过探测电性变化预报围岩富水地段，发现引起地质工程病害含水破碎构造。为获得完美预报成果，在隧道超前预报工作中应强调地震措施与电阻率措施相结合，物探与地质研究相结合，以便提高超前预报可靠性。1 目前国内外超前预报技术现实状况目前国内外隧道地质超前预报研究总体水平还处在发展之中，不完全成熟，需要深入改善和完善，预报精确性和可靠性尚有待提高。现阶段使用隧道超前预报技术重要是以多种反射地震技术为主，地质雷达为辅，高密度电法应用还不普遍。地质雷达对含水构造敏感，但预报距离较短，在20-30m以内。反射地震预报距离可以超过100m。 在隧道内使用反射地震进行超前预报时，观测空间有限，同步隧道围岩不一样方向都也许形成反射，使之在解释与鉴别方面存在很大困难。为了有效地使用反射地震信号预报隧道掌子面前方地质状况，在观测方式和处理措施方面形成了几种不一样专门技术，其中包括负视速度法、水平剖面法（HSP），TSP、TRT和TST等预报技术，这些技术都属反射地震预报技术，代表了不一样研究阶段和技术特点，现分别对这几种地震预报措施特点进行分析与比较。负视速度法是由我国铁道系统在上世纪90年代初开始研发反射地震隧道超前预报措施，曾昭璜等（1994）有关隧道地震反射法超前预报方面研究成果具有代表性 。近年来何振起等人也刊登了类似工作成果。该措施观测是在隧道一种侧壁打孔布置检波器和炮点，检波器和炮点在一条平行隧道轴直线上，运用直达波速估计前方围岩波速，运用反射波走时曲线与直达波走时曲线交点推测前方构造界面位置。其观测与分析措施与地震测井垂直剖面措施有诸多相似之处，因此有时也称垂直剖面法。对于前方规模较大不良地质体可做出预报。数据处理是运用反射波走时确定反射界面位置，处理重要反射界面，缺乏商业化软件，目前仅局限于铁路系统少数单位使用。图1 负视速度法观测与资料处理原理示意图 水平地震剖面法（HSP）观测方式与负视速度法略有不一样，激发点和接受点布置在隧道两侧。在隧道一种侧壁上规则设置检波点，另一侧壁上规则布置炮点，接受掌子面前方反射信号，从而确定前方不良地质体位置。资料处理过程与负视速度法基本相似，将反射记录按规律重排，读取反射波走时数据，计算反射界面位置。与负视速度法相比，水平剖面法观测系统横向展布较大，有助于提高速度分析和定位精度。有一定直观性，能确定重要反射界面，对于复杂地质条件多反射界面处理较困难。缺乏商业化软件，在西南铁路系统中有一定应用，在台湾和日本有某些应用实例。 图2水平地震剖面法（HSP）观测与资料处理示意图TSP超前预报措施（Tunnel Seismic Prediction）是由瑞士Amberg测量技术企业上世纪90年代初开发用于隧道超前预报技术。该措施在欧洲、亚洲有诸多应用，中国先后引进了该企业TSP202、TSP203等超前预报系统，尤其是铁路系统引进数量较大，是TSP最大顾客。TSP观测是由一种三分量检波器承担，埋入隧道侧壁岩体中1-1.5m，炮点设于隧道同侧边墙岩体内，等间距排列，与接受点在一条平行隧道走向直线上，观测方式与国内负视速度法观测方式基本相似。TSP措施与负视速度法重要区别是在资料处理措施上，它不是采用走时反演措施，而是采用地震资料处理中深度偏移成像措施。在偏移成像之前进行二维Radon变换，运用视速度差异，消除与隧道走向近乎平行界面反射波。该措施分析软件名称为TSPWIN。在铁路、公路系统有诸多应用，有成功，有失败。伴随近年来在中国应用，发现TSP存在诸多技术缺陷，重要是在观测方式和软件处理措施缺乏严谨物理基础，臆造性较大，与真实地质状况不符，导致了诸多漏报、误报和工程事故，后文将对TSP技术缺陷进行深入地分析。 图3 TSP观测方式和处理成果TRT技术全称是True Reflection Tomography ，意为“真正反射层析成像”，是由美国NSA工程企业在上世纪末本世纪初开发，在欧洲、亚洲开始应用。TRT技术突出特点是在观测方式实现了空间观测。资料处理措施上采用地震偏移成像。检波器和激发炮点布置在隧道两侧和掌子面上，最大程度地扩展横向展布，以充足获得空间波场信息，提高波速分析和不良地质体定位精度，较TSP和负视速度法有明显改善。TRT技术在欧洲隧道超前预报中有成功地应用，如Blisadona隧道、奥地利过阿尔卑斯山铁路双线隧道等，预报长度可达100-150m，在软弱土层和破碎岩体地段也可预报60-90m。近年来NSA企业发生体制变动，目前TRT技术处在封存状态。 图4 TRT观测方式与地震偏移图像（Richard,）TGP206型隧道超前地质预报仪是北京水电物探研究所与北京华安恒业科技有限企业近来联合推出一款最新型仪器，由北京华安恒业科技有限企业代理销售。仪器包括三分量输入通道2个，数转换（A/D）20bit； 采样率为30微秒 、60微秒 、90微秒 和120微秒；频带宽度10Hz-50Hz。观测方式与TSP基本相似，资料处理详细技术状况尚不清晰，但从宣传传资料看与TSP处理方式基本相似。TST技术(Tunnel Seismic Tomography)是隧道地震CT成像技术简称，是由中科院与云南航天合z作开发，从上世纪末开始开发到完毕。其观测系统是采用空间布置，接受与激发系统布置在隧道两侧围岩中，也可布置在掌子面上，扩大横向展布。资料处理采用速度扫描、偏移成像、构造方向分析、走时反演成像等多种成像措施。TST技术与TRT技术有相似之处，不过同步独立开发，功能超过了TSP和TRT，提高了速度分析和偏移定位精度，图像直观，尤其适合于地质构造复杂地区隧道超前预报。在云南和重庆高速公路隧道建设中有诸多成功应用实例，代表了国内隧道超前预报研究最新成果。下图是在重庆高速公路隧道超前预报中应用实例。隧道宽18m，12道检波器接受，每侧6道，间距4m，检波器埋深1.5-2m，横向展布22m。在速度分析精度10%范围内，预报长度为展布宽度10倍，可预报掌子面前方220m地质状况。图中展现了地质构造位置和围岩波速分布。偏移图像中红色、黄色线条代表围岩由软变硬界面，蓝色线条代表围岩由硬变软界面。先兰后红线条组合代表断裂破碎带，图像直观。 图5 TST隧道超前预报观测示意图 图6重庆玉峰山隧道TST观测布置图 图7 重庆玉峰山隧道围岩TST偏移图像和波速分布（m/s）TST超前预报措施除了可在隧道内观测之外，还可采用多道地震仪在地面沿隧道轴线进行探测，获得地震偏移图像和地质界面图像。下图就是在明珠隧道地面试验实例。预报深度400m，长1km。 图8 TST在地表沿隧道轴线偏移成像和反射界面成像3 国内外反射地震超前预报技术特点分析从国内外目前应用多种隧道预报措施可以看出，反射地震隧道超前预报技术可以按观测方式和资料处理方式进行分类。观测方式上有两类，一类是直线布置，一类是空间布置。负视速度法、TSP属于前者，水平剖面法、TRT、TST属于后者。空间布置观测系统比直线布置观测系统优越，能获得可靠速度分布成果，提高地质体定位精度和岩体工程类别划分可靠性。资料处理措施上也有两类，一类是走时反演计算，一类是偏移成像。负视速度法、水平剖面法属于前者，TSP、TRT、TST属于后者。偏移成像处理技术比走时反演措施更优越，可以同步运用运动学（走时）和动力学（幅值、极性）信息，图像更直观，能提供岩体力学性质变化和构造组合特性等丰富资料。TRT和TST技术是建立在空间观测和偏移成像基础上，技术上比负视速度法和TSP更先进，具有愈加广泛应用前景。4 TSP技术缺陷分析目前国内TSP顾客诸多，作者从开始也使用TSP203，对TSP技术有比较清晰理解，对它技术缺陷及改善措施做了深入研究。TSP设备在现场采集中有诸多缺陷，在锚固方式、耗材、触发同步等方面均有问题。不过更重要问题还不在这些方面，而是在观测方式、资料处理措施和处理软件方面技术缺陷给预报带来风险。TSPWIN软件中隐藏着诸多虚假处理，缺乏严谨物理基础和科学根据，提供虚假成果，误导使用者，从而导致漏报、错报，酿成工程事故。需要对TSP技术缺陷进行深入分析，以便提醒使用者防止被误导。首先，目前TSP采用直线观测方式，从理论上讲是无法确定掌子面前方围岩波速，不过TSP软件在没有科学算法状况下，给出虚假波速分布，这一波速分布于开挖出来围岩类别相差很大，波速不精确导致由时间域向空间域转换深度偏移成果不可靠。因而作为TSP预报最重要成果深度偏移剖面失去真实性。实际上TSP观测得到数据延拓到最前部观测面上，是一组靠近零偏移距反射道集。零偏移距道集反射道集不能同步确定反射面深度和围岩波速两个变量，波速扫描没有最优值，无法确定波速。由于波速不真实，导致反射面位置不真实，用波速鉴定围岩类别不可靠等一系列结有问题。下图和所列公式是对此问题理论分析。 图9直线排列观测与零偏移距道集示意图在这种观测方式下，反射波走时tr方程为： tr= 2(Hf-Ls)/V2-(2Ls-x)/V1 = ts+tx其中tx是地震波由剖点出发到最前端观测面再返回接受点走时：tx=（2Ls-x)/V1，该式中时间tx是观测到，各炮对应tx不一样，几何位置是已知，由此可确定观测点范围内围岩波速V1，数值与直达波速相似。ts是最前端观测面到反射面来回时间，ts=2(Hf-Ls)/V2, 对于零偏移距道集中各炮ts是相似，是零偏移距走时。式中包括反射面深度Hf和前方围岩波速V2两个变量，由此式无法确定反射面位置和前方围岩波速。因而在进行波速分析时，无法通过波速扫描确定最优波速。假如要可靠地确定掌子面前方围岩波速和反射面位置，就必须将观测系统由直线排列改为平面排列或是空间排列，延拓到最前端观测面上时，形成包括不一样偏移距共反射到集，这是最重要。在平面观测模式下最前端观测面到反射面来回走时tr方程为：tr=2(Hf2+y2)1/2/v2，与偏移距y有关。每条射线对应一组偏移y和走时tr数据，构成反射走时方程组，通过最优法，可靠同步确定波速V2和反射面位置 Hf。这是两种观测方式最重要差异。 平面排列观测方式及共反射点道集 TSP观测和处理软件不能得到可靠速度分析，导致深度偏移中由时间向深度转换成果不可靠，因而作为TSP预报最重要成果深度偏移剖面定位上失去真实性。另一方面，TSP提供Q值和泊松比分布也是虚假。Q值是用来表征岩体弹性程度指标，Q值高表达岩体弹性好，地震波通过时吸取少，岩体致密，反之仍然。Q值求取一般是通过地震波传播能量比较，不能直接使用反射波，由于反射波能量大小不仅与途径岩体Q值有关，更重要影响原因是反射系数。用反射波能量变化求取Q值在理论上是荒唐，其成果也许与真实状况刚好相反，因而TSP运用反射波分析提供Q值分布没用科学根据，是不真实。TSP软件提供泊松比也是不可靠。泊松比计算是依赖于纵横波速度。TSP不能提供可靠纵横波速分布，怎样保证围岩泊松比计算可靠。因而TSP中泊松比计算只能是数学游戏。综上所述，TSP技术缺乏严谨物理基础和科学处理措施，提供成果虚假成分较大，给超前预报带来较大风险，必须改善。5 高密度电法隧道超前预报技术高密度电法是工程勘察中常常使用物探技术，是属于地面剖面勘探类型，用于隧道超前预报是在地表沿隧道轴线布置勘探剖面。高密度电法运用人工供电产生电场，通过对电场分布测量研究地下电阻率分布，根据视电阻率分布推断地质构造与含水地段。这种勘测技术对地质构造和围岩含水性十分敏感。在老式工程勘探领域中高密度电法勘探深度一般在100m之内，很少超过200m。而在隧道超前预报中规定探测深度要大得多。这就规定对高密度电法仪器进行改造，仪器电极数量增多、供电电压提高。目前在隧道超前预报中采用高密度电法供电电压到达1100V，电极数增长到250个，在接地条件很好地区勘探深度可到达400-500m，能处理大部分隧道构造和含水性预报问题。高密度电法在高速公路隧道超前预报中应用实例现已近百个。这里仅列三个例子。分别是在云南大风垭口隧道、明珠隧道和湾田3号隧道超前预报中应用实例。这些隧道构造复杂，岩溶发育。高密度电法对地下水分布、构造位置和岩溶部位成功进行了预报，得到了开挖验证。大风垭口隧道位于哀牢山构造带内，多次发生突泥涌水，隧道埋深超过了300m。高密度电法清晰地展现了地下水补给、径流途径，为隧道病害治理提供了根据。明珠隧道位于个旧与蒙自之间，隧道埋深近300m，构造复杂，岩性多变，岩溶发育。高密度电法成功地预报了构造破碎带、岩溶、含水带部位，防止了工程事故。湾田3号隧道位于云南蒙新高速公路上，隧道埋深超过200m，构造复杂，岩溶尤其发育。应用高密度电法，发现隐伏溶洞十余处，最大溶洞高60m，横截面30mx20m。隧道开挖中出现洞中洞奇观，架桥通过。下列电阻率图像中红色区代表视电阻率较高完整致密围岩，蓝色代表电阻率较低破碎岩体、断裂带、含水带、充填松散物含水岩溶。隧道超前预报中尤其注意低阻位置，这往往是隧道发生病害部位。大风垭口隧道地下水流场高密度电法剖面明珠隧道高密度电法地质超前预报剖面 湾田3号隧道岩溶探测剖面6瞬变电磁超前预报技术瞬变电磁原为金属矿勘查常用措施，它不使用接地电极，使用供电线圈在地下岩体中产生磁场，通过断续变化供电电流和它磁场，在岩体中感应涡流和二次电磁场。接受二磁场强度和随时间变化，研究岩体电导率分布。岩体导电性强二次场强度大，岩体导电性差二次场弱。初期二次场反应浅部岩体导电性，晚期二次场反应深部岩体导电性。瞬变电磁由于不使用接地电极，适合表层为高阻地区勘探，勘测深度可达千米，对高导体分布比较敏感，因而可用于隧道含水性预报。瞬变电磁用于隧道内掌子面地质超前预报已经有了某些试验，采用小线圈大电流，获得了地定效果，但采用接受线圈自感、互感较大，近场特性需要改善。下图是在应用瞬变电磁在贵州高速公路隧道地质超前预报中试验成果，图中红色代表高阻体，不含水，蓝色代表低阻体，岩体破碎含水。掌子面附近蓝色是线圈互感影响。探测试验成果与实际开挖吻合很好，应用前景是喜人。瞬变电磁若要在隧道超前预报中获得好效果，还必须深入提高辨别率、改善近场特性，在仪器软硬件方面下功夫。 瞬变电磁在贵州高速公路隧道超前预报剖面7 综合隧道超前预报技术 隧道超前预报工作规定高、难度大，责任重，风险大。直接关系到工程进度、成本、质量和安全。目前超前预报盲目性较大，工作很不深入，尤其是TSP技术智能化误导，照猫画虎，预报精确性较差，远不能满足工程需要，亟待改善。要获得可靠超前预报效果必须采用综合措施，地震措施与电磁措施相结合，物探措施与地质调查相结合。地震措施运用地震波运动学和动力学特性，能可靠地确定围岩波速分布、反射面位置、界面两侧围岩力学特性差异，为分析确定岩性界面、构造位置、岩体工程类别等工程地责问题提供可靠根据。电磁措施提供电导率、电阻率剖面能很好地反应地下水赋存状态，富水带往往与断裂破碎带、岩溶带有关。破碎含水带是超前预报最关怀问题，它是工程事故诱因。物探措施要处理是地责问题，只有通过与地质分析紧密结合，掌握地质现象规律，理解区域地质构造走向、产状特性，物探成果解释才能合理性、可靠性。这就是综合预报措施关键内容。8 结语 隧道超前预报技术正在不停地发展与完善，地震观测与处理措施改善对于提高超前预报精确性与可靠性具有重要意义。推进地震措施与电磁措施结合、物探措施与地质分析紧密结合，发挥综合预报长处，是改善隧道超前预报工作、提高超前预报水平应采用技术路线。 重要参照文献 曾昭璜，隧道地震反射法超前预报，地球物理学报，1994,Vol.37, No.2, PP218-230。 李忠，TSP-202探测系统在新倮纳隧道地质超前预报中应用研究，地质与勘探，Vol.38，No.1, PP86-89。 Richard Otto, Edward Button, Helfried Bretterebner and Peter Schwab, The Application of TRT-Ture Reflection Tomography-at the Unterwald Tunnel, Geophysics, ,No.2, PP51-56 赵永贵，刘浩，孙宇，肖宽怀，隧道超前预报研究进展，地球物理学进展，18（3），pp460-464 温树林，吴世林，TSP203在云南元磨高速公路隧道超前地质预报中应用，地求物理学进展，18（3），pp465-471 赵永贵，中国工程地球物理研究进展与未来，地球物理学进展，17（2），pp301-304 赵永贵，围岩含水性超前预报技术，地球与环境，33（3），pp29-35 何振起，李海，梁彦忠，运用地震反射法进行隧道施工地质超前预报，铁道工程学报，4：pp81-85Analysis and Recommendation of Tunnel Prediction Techniques at Home and Abroad Zhao YongguiInstitute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100029Abstract: Current typical techniques of tunnel geological prediction at home and abroad is under developing, including negative apparent velocity, horizontal section profile(HSP) and TSP method etc. Considering simpler observation way and data process, it is hard to accurately determine the seismic wave velocity of wall rock in the front of tunnel face. Therefore, from these defective methods, geological interface may be inaccurate, which will not provide sufficient evidences for classifying wall rock Characteristics. The TRT and TST methods with spatial observation arrange and data process of migration image can solve the problems of analyzing velocity structure of wall rock in the front of tunnel face and realize accurate image of geological framework of tunnel wall rock. At present, tunnel prediction technology study pays more attention on seismic techniques. However, seismic technique can solve geological structure problems, but it is not powerfully to solve water bearing problem as electromagnetic techniques. Such Electric Resistivity and TEM methods maybe have wide application in the future. To obtain good results in prediction practices, it is necessary to recommend synthetical methods, such as combining of geological analysis and geophysical examination, of seismic and electromagnetic methods, to meet the prediction of geological structure, water and gas bearing problems. .Key words: tunnel geological prediction, seismic wave velocity analysis, seismic migration image, harm geological structure, water bearing structure.浅谈工程地质调查法与地震映象法超前地质预报技术在公路山岭隧道施工中应用徐青、樊永强（中交二公局隧道企业，陕西 西安）【摘 要】简介了工程地质调查法、隧道内映象预报工作措施和重要内容。地震映射法进行隧道地质灾害超前探测基本原理、观测措施， 讨论了地震映像措施特点以及折射波、反射波、面波和绕射波在相似偏移距采集方式下波形特性和同相轴形态，指出采用地震反射法与工程地质调查法相结合可以提高超前探测精确性和精度。【关键词】工程地质调查法；地震映射法；超前地质预报；隧道施工1、工程概况 那下湾隧道起讫里程K208+739.830K210+115.000，隧道全长1.37517km。隧道工程地责问题重要有：裂隙水、堆积体、断层破碎带等。那下湾隧道左线进口30m范围及右线出口50米范围为堆积体、断层岩层破碎，且导水性好，施工中易遭遇灾害性突泥、突水和诱发地面岩体塌陷及地表水枯竭环境地质灾害。这将给隧道施工带来高风险，稍有不慎，有也许引起重大安全事故。因而那下湾隧道施工成功关键，就是防风险、治风险、化解风险，故超前地质预报精确性对于隧道施工安全保障极为重要。2、工程地质调查法与推断措施工程地质调查与推断是隧道超前预报中使用最早措施。通过地表和隧道内工程地质调查与分析，理解隧道所处地段地质构造特性，推断前方地质状况，包括地层与岩性产出特性、构造发育规律、岩溶发育部位等，预测隧道掌子面前方不良地质现象也许类型、部位、规模，以便隧道施工中采用合理工艺与措施。在隧道埋深较浅、构造不太复杂状况下，这种预报措施具有很高精确性。目前，这种措施仍是地质超前预报措施中最为常用和可靠措施，不过在构造比较复杂、植被覆盖良好和深埋隧道状况下，该措施工作难度较大,精确性难于保证。因此要推进隧洞超前预报水平，提高预报精确度，就必须将地质调查措施与多种物探措施有机结合起来，对地质物探资料进行系统处理和综合分析。其工作措施和重要内容为： 搜集、熟悉地质资料：理解工程区内宏观地质环境、大型构造形迹发育分布规律以及工程围岩所处详细构造部位、岩体构造特性、节理裂隙发育程度、岩体完整性、岩石(体)强度、地下水状态等；掌握全隧洞地质背景，指出存在不良地责问题和地段，还要懂得各段围岩稳定程度、也许发生地质灾害位置、规模、性质和防治措施，目在于保证隧洞施工设计、施工措施和措施能顺应地质状况变化适时做出调整和修改。 施工地质编录：对已开挖洞段地质状态作详细真实描述，可作为超前预报根据，该内容包括岩性、岩石坚硬程度及完整状况、断层及破碎带、节理裂隙、地下水状态、不良地质现象等作编录。 围岩特性测试：根据工程需要，对岩石物理力学特性进行补充测试，如岩石点荷载强度、岩石回弹值、岩体弹性模量、软弱面剪切强度等，有时还应进行初始地应力和二次应力场测试等。上述数据是预报围岩稳定性重要参数。 地球物理探测：根据岩体不一样物理性质量测一定距离以内物理力学参数变化，据此判断出隧洞工作面前方地质状况。采用多种物探仪器进行超前探测，常用物探措施有地震反射、声波反射、地质雷达、TSP203隧道超前地质预报系统等技术。 地质物探综合分析：构成以地质工程师为主物探及有关工程技术人员施工地质组，对上述地质和物理探测资料进行整顿和综合分析，最终做出施工面前方不良地责问题预测预报。3、隧道内地震映像预报措施3.1工作原理 隧道内地震映像法预报措施是工程物探中最可靠措施之一, 弹性波在介质中传播时，碰到物性分界面或物性突变点将发生反向或绕射和产生频散现象。地震映像法是运用反射波和绕射波特性，记录波旅行时间和动力学特性，根据波运动学和动力学特性，反演介质物性参数，获取物性分界面或突变点双程旅行时间和埋深。反射波时距曲线方程可表达为， （1）式中为炮检距，为一固定值，h为界面深度，v为介质纵波速度。深度h地 面o激发点接受点波阻抗界面图-1地震映像法工作原理示意图不过，隧道内地震映像预报措施用于隧道超前预报工作时由于观测条件限制以及岩体内不一样方向都也许形成反射,使之在解释与鉴别方面碰到了很大困难。为了用反射波探测隧道掌子面前方地质状况, 我企业承接隧道施工任务标段与中国地质大学（武汉）工程学院从测点布置、观测方式和处理措施方面进行了专门研究,形成了独特超前预报技术。应用成果表明在诸多状况下,这种措施是很有效。3.2野外数据采集工作措施及技术 选用FDP204PDA掌上动测仪进行现场测试。采样率为40m，炮间距一般为50cm，采用加速度检波器进行接受，震源采用频率成分丰富锤击震源。3.3隧道内映像预报成果及实例分析（ZK209+945ZK209+895）在左线出口掌子面ZK209+945上布置了二条测线，详细布置见图-2所示。 图-2 ZK209+945掌子面测线布置图掌子面ZK209+945二条测线地震映像解译成果剖面图，如图-3所示。横测线时域图（波形）横测线时域图（插值） 纵测线波形图（插值）纵测线时域图（插值）图-3 地震映像解译剖面图（掌子面ZK209+945）综合横测线和纵测线地震映像解译成果剖面图（图-3（a），推测： 掌子面前方2m处也许发育有夹泥和破碎带；掌子面前方10m处也许发育有夹泥和破碎带；掌子面前方25m处也许发育有夹泥和破碎带；预测段ZK209+945ZK209+895整体围岩状况一般，由于夹泥和渗水现象存在，影响到施工中安全问题，因此，开挖时不能麻痹大意，要时时注意围岩状况变化，开挖时一定要亲密注意。3.3.1结论与提议（1）预测段重要由弱风化闪长岩构成，青灰色，中粗粒构造，块状构造，节理裂隙较发育，闭合或微张，岩体呈碎石状压碎构造，夹红褐色花岗岩岩脉。现场量测两组岩层产状为31274，29456。（2）预测区段节理裂隙发育,提议在此段隧道施工过程中，应亲密注意沿泥化夹层和节理以及破碎带失稳破坏，及早支护并采用对应措施，防患麻痹大意思想，并加强监测。（3）预测硐段地下水一般发育,在隧道施工过程中，沿层面、隙缝也许会出现渗水现象，流量一般不超过0.8L/s。（4）在掌子面ZK209+945处实测弹性波速度为3000m/s，勘查资料ZK209+945ZK209+895段预测弹性波速度为26003300m/s之间，综合分析成果表明，该段围岩属IV级围岩。4、那下湾隧道内地震映像预报应用对全隧道实行超前探测后，探出25处破碎带和加泥带、裂隙渗水等，进而详细划分了围岩级别，如下表。预报与揭发异常体符合程度（精确性）及精确程度登记表探测编号预报不良地质体实际揭发符合程度围岩级别YKJ001YK208819YK208869预测该段整体围岩状况很好符合IVYKJ002YK208+852YK208+902掌子面前方714m、2038m处也许发育有破碎带或夹泥符合IVYKJ003YK208+908YK208+958掌子面前方2m、7.5m、25m、处左右也许发育有夹泥和破碎带部分符合YKC001YK209820YK209770掌子面前方7m、11m、16m、17m、20m,25m处也许发育有破碎带或夹泥；符合VYKC002YK209+984YK209+934掌子面前方7m、16m、31m处也许发育有夹泥和破碎带符合IVYKC003YK209+844YK209+794掌子面前方2.5m、13m、32m处也许发育有夹泥和破碎带符合ZKC001ZK210+097ZK210+047掌子面前方4m、9m、2630m处也许发育有夹泥或破碎带符合IVZKC002YK209+984YK209+934掌子面前方7m、16m、31m处也许发育有夹泥和破碎带符合IVZKC003ZK209+945ZK209+895掌子面前方2m、10m、25m处也许发育有夹泥和破碎带部分符合IV5、结束语实践证明，那下湾隧道以工程地质调查法为基础，以地震映射法为重要手段，配合其他综合物探技术，在工程中应用获得了很好效果。在隧道开挖过程中，多次成功探明多处岩体破碎带等不良地质体，使施工人员做到了心中有数，提前采用施工措施，修正支护参数，保证了隧道施工安全。尤其在那下湾隧道右线出口，通过超前地质预报，发现合计有50m左右围岩由于受断层影响，围岩破碎，且夹杂大量粘泥，因及时提请设计单位变更，将半明半暗变更为偏压形明洞，调整支护参数，从而保证了施工安全，通过变更设计，间接增长了经济效益。重要参照文献 王洪勇.综合超前地质预报在园梁山隧道中应用J.现代隧道技术，. 钟宏伟等.我国隧道工程超前预报技术现实状况分析J.人民长江，. 郭朋超.隧道地质超前预报新技术概述J.铁道建筑技术，.彭小秋等“国际隧道研讨会暨公路建设技术交流大会”论文集（上册）全国公路隧道学术会议论文集刘志刚、赵勇隧道隧洞施工技术作者简介 徐 青（1969.12），男，河北唐山人，身份证号码：40033，大学本科学历，中交二公局隧道企业总工，（电话） 简历：19871991 在石家庄铁道学院桥梁工程系读本科；1991 在乌鲁木齐铁路局工作（见习生、助工、工程师）；至今 在中交集团第二公路工程局工作（高级工程师）樊永强（1979.08），男，甘肃天水人，身份证号码：62052，大学本科学历，宝天项目工程部助理工程师，（电话）简历： 在江西理工大学土木工程系读本科；至今 在中交集团第二公路工程局工作（见习生、助工）企业地址： 陕西省西安市含光南路176号交通科技大厦，邮政编码：710065 中国交通建设集团第二公路工程局隧道企业8800室 项目电话：[phone] 手 机：（徐青）/（樊永强） 电子邮箱：/（樊永强）超前地质预报在娄山关隧道施工中应用祝 辉 赵为民 汪春桃 金永涛(江苏省交通规划设计院，南京 210001)摘 要：根据公路隧道工程施工实践经验，将隧道施工地质超前预报重要工作内容分为资料综合归纳分析和掌子面前方工程地质条件及成灾预报两部分。并以崇-遵高速公路娄山关隧