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隧道及地下工程超前地質預報技術
隧道及地下工程超前地質預報技術
摘要：超前地質預報技術是近些年來的一個熱點技術，尤其是在隧道及地下工程建設中，超前地質預報技術更是得到了長期有效地發展。
但是即便是如此，也沒什么設備或是儀器能真真正正的解決地質上的一切問題。
所以說地質超前預報技術需要不斷的去完善，一些工程建設中需要的設備和儀器也要進行不斷的更新和改進。
所以這篇文章就關于超前地質預報技術的各種手段以及其運行原理，還有它的優缺點進行詳細的分析，希望能供大家參考，給大家提供幫助。
關鍵字：隧道;地下工程;超前地質預報技術;手段;優缺點;
地質超前技術的手段有很多，通常是分為：物探手段、地質手段、遙感手段、信息技術手段四種。
其中物探手段又分為很多方法，例如：超前地質預報法、地質雷達法、陸地聲納法等等;地質手段包括的的是超前地質鉆孔法、平行導坑法、地質素描法等等;遙感手段呢，一般指的就是紅外探測技術;信息技術手段說的也就是現在比較流行的數碼成像的技術，今天我們就一些超前地質預報技術的分支手段的原理以及手段的適用范圍和它的優點及缺點進行一下介紹：
1.超前地質預報方法。
1.1超前地質預報方法的原理。
超前地質預報方法的原理就是在不均勻的一個地質體中，利用一定的地震波，從而在地質體中產生一些反射波，運用這樣的原理來預報隧道的掘進面的前方或是它的周圍地區的一些地質狀況。
說的詳細一點就是在一個施工的掌子面的后方墻邊上的固定范圍之內去放置一行爆破點，用這些爆破點進行一些微弱的爆破活動，爆破中會產生一些地震波，這些地震波信號就會在隧道的地質體內進行傳播，如果一些地質特點發生改變的巖體接收到信號，一部分的信號就會被迫返回，被返回來的信號強度弱，說明隧道界面兩側的巖石強度就會越大，反之則越小。
而被反射回來的信號，穿過經過特殊設計的信息接收器，進而轉變為電信號，然后我們將其放大，在依據信號返回來時的方向以及返回來的時間，在經過一些專用的數據處理軟件進行處理，我們就能從處理來的信息中得出那些強度發生變化的巖石界面的具體方向及位置。
1.2超前地質預報方法的優點、缺點以及適用的范圍。
1.2.1技術的適用范圍比較廣泛。
這種超前地質預報技術主要適用于超軟巖和超硬巖之間的所有地質情況，適用范圍相當廣泛。
1.2.2可預報很長一段的距離。
這種技術的預報距離非常的長，大概能夠預報施工掌子面前方大概一百二十米到一百五十米范圍內的一些地質狀況。
這種預報距離的長短與周圍巖石的硬度與完整度有關，周圍巖石越完整越硬，所能夠預測的距離也就越長。
1.2.3對于隧道的施工工作的干擾比較小。
這種技術對于隧道的施工工作沒有太大的影響，因為這種技術能夠在隧道施工間的細小間隙中進行，就算是對這項工作進行專門的開展，總共用時也不過就是三十分鐘左右。
1.2.4預報的準確性有待提高。
我們知道預報的信息主要就是地質體距離掌子面的具體位置，但是這是要依據二十四個爆破孔和信息接收器兩者之間的彈性波的速度平均值與地質體的反射波所要到達信息接收器所用的時間來決定的，但是因為彈性波的速度差異，致使對于地質體的位置上的預報與真正的實際狀況之間存在差異，準確性不高。
2.超前地質鉆孔電視成像技術預測法。
2.1超前地質鉆孔電視成像技術的工作原理。
超前地質鉆孔發的工作原理主要是運用水平鉆機這一設備在隧道施工的掌子面上進行水平的地質鉆探工作，從中來獲取隧道的地質信息，是地質超前預報技術的一種方式手段。
2.2超前地質鉆孔法的優缺點。
2.2.1優點
第一個優點就是能夠給我們一個比較直觀的信息，讓施工人員對鉆孔工作所經過的所有部位的巖石地質的完整情況、地質的特性、溶洞的大小、裂開的細縫程度以及可探測的水壓的高低情況有更明確的了解;第二個優點就是如果施工的地質是煤系地層的話，這種超前地質鉆孔法能夠通過鉆孔對孔內的瓦斯的參數以及煤的參數進行詳細的測定，然后根據測出來的參數，運用相應的施工方法，采取正確的施工防治的措施，以防瓦斯和煤的突出。
2.2.2缺點
這種超前地質鉆孔的方法雖然有點很多，但它也有很多不足之處，正所謂：“人無完人，物無完物”，這種超前地質鉆孔的預測方法的缺點主要是費用相對較高，因為在鉆孔的過程中需要配備先進的鉆孔設備，而這種設備一般的費用都相對比較高;除此之外，它的缺點還有運行過程時間先對較長，這樣會占用總施工的時間;最最重要的就是，這種手段預測的出來的地質信息相對不夠準確，因為鉆孔得來的信息只是一孔內的地質信息，并不能代表整個施工地質層的信息。
3.地質雷達預測法。
3.1地質雷達預測法的工作原理。
我們今天所說的地質雷達預測法的運作基礎是一種高頻的電磁波理論。
主要就是用一種寬頻帶短脈沖的一種高頻率的電磁波反射來進行對目的體的探測。
這種地質雷達預測系統發射電磁脈沖給需探測的物體，被測物的介質表面被電磁脈沖穿過，然后碰到那些不同介質的表面就會將電磁波反射回來，我們再根據電磁波雙程走時出現的長短的不同，來預測被探目標的形狀和狀態以及它的屬性。
3.2紅外探測預測法的優缺點
(1)我國目前主要是依靠采購國外的一些設備，我國還沒有專門針對隧道及地下地質預報技術中雷達預測儀器和設備的設計，圖像解密主要是依靠前期地質勘查及經驗解析，存在一定局限性;(2)地質雷達，根據其發射波的頻率，通常可以預測0到30米，比較適合于無損檢測。
另外，高頻波主要用于隧道的二襯后面的鋼筋，有無空洞等監測。
而低頻波，其主要用于隧道超前預報，有效距離達到了25-30米;(3)對于一些重點的巖溶發育、節理裂隙密集、巖脈發育的地方，可以用這種雷達預測地質的手段。
4.數碼成像技術預測法。
4.1數碼成像技術預測法的原理。
數碼成像技術除了在我們日常生活中運用到攝像機和照相機中，也能運用到我們今天所說的隧道施工及地下超前地質預報的技術中。
這種數碼成像技術預測法的原理就是：利用隧道施工掌子面經過超前鉆孔技術，或者是隧道洞已經開始挖掘段的坑壁的一些畫像的準確情報，然后運用一些計算機軟件對這些數值信息進行處理等等的方法，然后再進行相關高科技的處理，就能對隧道施工階段的周圍巖層的級別進行準確的判斷和確定，繼而能夠對隧道施工掌子面的前方地質情況進行預測。
4.2數碼成像技術預測法的優缺點。
4.2.1優點
由于數碼成像技術已經成為一種現如今社會緊跟潮流的技術，所以在隧道施工中，對于地質的預測工程運用此方法，在設備的獲取上比較容易，因為，這種方法所需要的設備僅僅就是幾臺甚至一臺分辨率較高的數碼相機，除了這個之外，也就是一些普通的相機附屬配件。
4.2.2缺點
其實也算不上是缺點，只能說是有待改進的地方，就是現在這門技術應用在隧道及地下工程的超前地質預報上這種方法，我國對其的研究還處于不成熟階段。
5.結語
除了上面我所介紹的超前地質預報技術的方法外，其實還有很多，比如：聲監測預測法、電測預測法、聲探測預測法、正洞導坑預測法等等很多地質信息的預測方法，但是由于技術上的限制，沒有哪種方法能真正的解決地質信息的探測問題，所以鑒于各種方法的優缺點，最好采用長距離與短距離結合的方法，當長距離探明那段為異常段時，在此段再采用適用于短距離預報的孔內電視或地質雷達，并將不同的手段預測出的信息進行總的歸納總結、詳細分析、嚴格對比，最終得出一個最接近實際情況的信息，為隧道工程以及地下工程的順利進行打好基礎。
參考文獻
1.劉聽成;巖石力學有關名詞詞解[M]，煤炭工業出版社;1986年
2.齊傳生;TSP202隧道地震波超前地質預報系統的應用[J]，世界隧道;2000.37(1)：36-40;
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