隧道施工超前地质预报技术综述

况 全面 考虑 。
４ 选 择具 体 的预报 方法 。 ） 首先 ． 根据 已建 立 的预 报 模 式 ， 合 隧 道 施 ｒ 结 现
预 报方 法 可 以组 合 与搭 配 ， 前 一参 数 或方 法 将 且
考虑施 Ｔ方法要 求 ， 了解 现场 的地质 噪 为后 一 方法 提 供 目标地 质 体 的特征 或形 态 。 一 方法 场 和地 面条件 ， 后 声 和 干扰 水平 ， 顾 隧道 掌 子 面超 前地 质 预 报和 地 面 兼 的 装置 排 列设 汁将依 照 前 一方 法 的结 果进 行 。凶此 ，
状进 行 探 测 、 析解 释 及 预报 。隧道 超 前 地 质 预报 从 （ ｏｉ ｎａ Ｓ ｕ ｄ ａｅ ｒｆｉｇ ； 激发 点和 接收 器按 分 Ｈ ｒ ｏｔｌ ｏｎ ｖ ｏ ｌ ）把 ｚ ｗ Ｐ ｉｎ
探测 位 置 上 可分 为 （ 外 ） 面 预报 与 （ 内 ） 子 面 洞 地 洞 掌
同 ３ Ｕ Ｐ的 ３） 测 系 统 常用 排 列 （１ Ｓ Ｉ观 ｎ）
并 为超 前 预报 提供 波 速数 据 ： 隙 网络 窗 口调 查 为 二 裂 ｔ
维 网络计 算机 模拟 提供 数据 ， 时验证预 报效 果 。 同 ２ 描 述所要 预报 的地 质灾 害体特 征 。 ） 根 据 已有 的 地 质 资料 结 合 施 Ｔ方 法 便 可 以确 定
统才 能进行 诸如形 状 体 的地 质 灾害探 测 ， 如岩溶 、 陷落 ① 前 期 勘查 资 料 。对这 些 资料 进行 分 析研 究 ， 以对 可
柱、 采空 等
钻爆 法 Ｆ ＢＭ或 盾构 机
Ｔ程 范 周 内 的地 质 构 造 规 律有 基本 的认 识 。经 验 证 明 ，对 构造 规律 的掌握 程 度直 接影 响预报 的准 确度 。 在熟 悉 已有 资 料基 础上 ． 在 地表 进 行实 地 踏 勘并 核 应 对 以便 加深 感 性认 识 ． 宏观 上 了解 隧道 所 存 地 的 从 地质 构 造单 元 及其 特征 和 可能 遇 到 的不 良地 质 地段 ， 在此 基础 上可 大致确 定预 报 的重点 内容 。② 施丁 过程 资 料 。 中 ： 一掌 子 面地质 素 捕 、 速测 试 可 以收集 其 施 ｒ 钻
岩性 界面不 整 合接触 带 。 岩溶 、 陷落柱 及采 空 区 ， 爆 ． 岩
接收 １
激 震 源
软 岩 ， 下 水 等 ； 在 的 主 要 问 题 有 ： 利 用 单 一 方 地 存 ①
法 、 一参 数 解决 某 个 具体 问题 ， 在 预 报精 度 低 、 单 存 有
掌 子 面
根 据地 质灾 害 体 的类 型 和特 征 参数 ， 分类 建立 地
以上模式要 能区分不 同灾害体的位置 、 状 、 形 大小 、
见表 １ ， ） 明确 预报 的各具 体参数 。 方法 比选 。 虑到 Ｔ程 的整体进 度 ， 考 一般 结合 掌子 面的 质 预报模 式 （
同 时． 也要考 虑 隧道 （ 洞外 ） 面超前预 报方法 。 地 有时 地面 产 状 及性 质等 要 素 ． 时要 考虑 施 Ｔ 凶素 及现 场 条 件 超 前 预 报 更方 便 、 效 ， 以应 针 对 某 个 具 体 隧 道 情 的影 响 。 有 所
１２ ）Ｄ观测 系统 是 震源 与接 收器 沿测 线排 列 。 常见
的２ Ｄ观 测 系统有 ： 将炮 点与 接收器 均设 置在 侧墙 的排
布方式 （ 图 １２ ， 见 、）简称 Ｔ Ｐ Ｔ ｎ ｅＳ ｉ ｃ ｒｄｃｉ ） Ｓ （ｕ ｎ ｌｅｓ ｅ ｉｔ ｎ ： ｍｉＰ ｏ 将炮 点 与多个接收器 设置在 掌子面侧 墙上 的排布方 式 ．
预报 的方 法组 合受 到 限制 。 １ 常见 的掌子 面 超前地 质 预报 方 法 隧 道地 震 预报 在 掌子 面 附近 的排 布 方 法 有 多种 ， 可分 为二 维 ２ 测 线 ） Ｄ（ 观测 系 统 和三 维 ３ 面积 ） 测 Ｄ（ 观
系统 。
图 １ Ｔ Ｐ现 场 排 布 Ｓ
从 件 ） 如 Ｔ Ｐ ０ 、０ 有 其 自身 同定 的排 布方法 ， 他 的 合 已知 资料进 行 部分 的岩性 参 数测 试 ， 而准 确 把 握 。 Ｓ ２ ２２ ３ 其
相 关仪 器也 类 同 ， 也有 个 别仪 器 在设 计 时 同时 考 虑 了 地质 灾害特 征 因素 。
适 用 几种排 列 。 隧 道 电 性 预 报 方 法 主 要 有 ： Ｐ 地 质 雷 达 法 ） Ｇ Ｒ（ 、
隧 道 施 工 超 前 地 质 预 报 是 指 对 隧 道 开 挖 掌 子 面 壁 分别 布 设震 源 和检 波器 ， 按其 相对 位 置 固定激 发点
前 方 的地 质情 况 及 不 良地 质 体 的 ＿ 程性 质及 位 置 、 Ｔ 产 （ 接收点 ） 或 和激发 与接 收相交 错 的排 布方 式 ， 简称ＨＳ Ｐ
特 约 专 稿 器
Ｆｅａ ｕｒ ｏ Ｅ￣ｐ ｔ ｅ Ｆｒ ｍ ｅｄ
隧道 施 工超 前 地 质预 报 技 术 综 述
（ ． 京 市 市 政 ］程 研 究 院 ， 京 １北 二 北
１ ０ ３ ； ． 下 １ 程建 设 预报 预 警 北 京 市 重 点 实 验 室 ， 京 ００７ ２地 一 北
ｂ）平 面图
／ ／～ ＼
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／ 一
）横 断面 图
到 掌 子 面 没 有露 头 的与 洞 轴 线 近 于 止 交 的 岩体 软 弱
带情 况 ： 波测试 可 以收集掌 子 面 １ ｓ 为震 源点 Ｒ１ Ｒ４ Ｓ一６
罔 ３ 采用 角度 偏移 法 ， ． 每个 接收 器有 ６ ４个 分量 的Ｕ Ｐ 础 ， 直接 关 系 到 预 报 结 果 的 准 确 性 ， 做 好 施 丁超 Ｓ 它 是
（ ｎ ｅｇｏ ｎ ｅ ｍｉ Ｐ ｅｉｔ ｎ 。 只有 维 的观测 系 前地质 预报 Ｔ作 的第 一步 已有 的地 质资料一 般包括 ： Ｕ ｄ ｒｒｕ ｄＳ ｉ ｃ ｒｄｃｉ ） ｓ ｏ
相 应 的 方 法 “ 后 合 理 ” 指对 隧 道超 前 地 质 预 报 实 （ 先 是 洞外 ） 预报方 法 ， 全面 考虑 应 采用 的具 体 方法 ； 后 ， 然
目前 的 隧 道 地 震 预 报 采 的 主 要 方 法 为 反 射 波
法 ． 地震 记 录识别 和 追踪 的对 比原 则 主要 是 位置 对 对
比（ 距离偏 移 ） 。 法 由于不 同的排布方 法各 有其优 缺点 ， 地 质 灾 害类 型 ， 明 确 灾 害体 的特 征 ， 灾 害 目标体 并 对
２ 超 前 地 质 预 报 的 实 施
因此 ， 在某些 地 区建 立 特定 的隧道 预报模 式 是必要 的 。 这 也说 明针 对 某 个 程 项 目要 充 分 研 究 当地 域 地
通 常在 对 前期 地 质勘 查 资料 仔 细研 究 后 ， 结 合 质环 境 的重要 性 。 并 隧 道 丁程 进 度 、 场 条 件及 物 性 参数 测 试 ， 行 预 报 现 进 具 体情况 采 用 长距 离 与短距 离预 报相结 合 的方法 。同
２３ ）Ｄ观测 系统是 将震 源点 与接 收器按 空 间排 布 。 施 过 程 中强调 先后 顺 序 ． 是超 前地质 预报 是 成功 它
构成 空 间位置 或角 度偏 移 。３ Ｄ观测 系统 有 ： 特定震 源 的重要 保证 。隧道 超前 地质 预报 共有 ７个合 理步骤 。 点 与接 收器 的空 间 排布 ， 用距 离偏 移法 的 Ｔ Ｔ Ｔｕ 采 Ｒ （ ｒｅ Ｒ ｔ ｃｉ ｏ ｏ ｒｐ ｙ ： ｅ ｅｔ ｎＴ ｍ ｇａ ｈ ） 震源 点 与接 收器 空 间 排布 ， ｉ ｏ 见 １ 充分 收集 已有 的地质 资料 ） 资料 收集 和 分 析 是 隧 道 施 Ｉ 前地 质 颅 报 的 基 超
１０ ３ ） ０ ０ ７
摘
要： 目前 隧 道施 工 超 前 地 质 预 报 技 术 仍 处 在 对单 个 方 法 、 一 参 数 的 解 释 研 究 阶段 ， 于 地 质 预 报 的具 体 方 法 各 有 单 由
其 特 点 和 局 限性 ， 难 找 到 一 种 适 合 于各 种 隧 道 地 质 灾 害 的探 测 方 法 ， 此 ， 地 球 物 理 方 法 与 隧 道 施 工 特 点 相 结 合 进 很 因 就
行综合预报 ， 以解 决 隧 道 超 前 地 质 预 报 的 多解 性 、 报 精 度 及 方 法 缺 陷 等 问 题 做 了较 详 细 的介 绍 。 预
关 键 词 ： 道 ； 前 地质 预报 ； 质 灾 害 ； 合 参 数 ； 报 模式 隧 超 地 综 预
中图 分 类 号 ： ５ ． Ｕ４ ６３ ３
分 凶此 大部 分 仪 器都 有其 自身 的现 场排 布 方法 （ 同 的 进 行 地质 和地 球 物 理 的属性 描述 ， 析 可 能 的参 数 特 不 针 还几 『 仪 器 是结 合 某个 具 体 的排 布 没计 ， 应地 解 释 处理 软 征 ． 对不 同 的灾 害 类 型 尽 可能 地 细化 参 数 ， ＿ 配 相
简 称 Ｖ Ｐ Ｖ ｒｃ ｌ ｅｓ ｃ ｒｆｉｇ ： 隧道 的 ２个 侧 Ｓ （ ｅｔ ａ Ｓｉ ｏ ｌ ） 在 ｉ ｍｉ Ｐ ｉｎ
图 ２ Ｔ Ｐ测 量 原 理 Ｓ
２１￣ ５ （ 一 第 ０ ，荭技术 １ ０２ － 期 ９ ） ３ 卷 ； ｝ ９
器 特 约专稿
Ｆｅａ ｕ￣ ∥ 瓣麓黔 ≯ ｔ 姆 ｏ 嚣ｇ
文献 标 志 码 ： Ｂ
文章 编 号 ：０ ９ ７ ６ （０ ２ ０ — ０ ９ ０ １０ — ７ ７ ２ １ ）５ ０ １— ５
Ａ ｖ ｅ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｕ ｔｏ ｅ ｄ Ｇｅ ｌ ｇｃ ｌ ｅ ｉｔ ｎ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｒｅ ｉｗ ｎ Ｔｕ ｎ ｌ Ｃｏ ｓｒ ｃ ｉ ｎ Ａｈ ａ ｏｏ ｉ ａ ｄ ｃｉ ｃ ｎ ｌ ｇ Ｐｒ ｏ