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摘要：近年来我国在建设当中取得了巨大的成就，但是西南地区的岩溶地形施工一直是相对困难的，由于岩溶地形地下复杂，所以超前地质预报就显得尤为重要。
关键词：超前地质预报；岩溶；方法
引言
岩溶又称为喀斯特，广泛分布于我国西南地区，幅员也是非常辽阔，占西南地区总面积的三分之一以上，随着西南地区的开发，现在主要的问题就是在这样的地形下建造公路隧道会出现很多困难，也因为这样，就需要对岩溶地区公路隧道建立一个超前地质预报，并且对该地形进行监控量测。
一、岩溶地形与隧道超前地质预报
（一）岩溶地形
可溶性岩石就是可以被水流进行化学溶蚀，其中以碳酸盐岩和石膏为主要代表，这类岩石在长期被流水冲蚀、潜蚀和崩塌等一系列机械作用之下，形成了岩溶地形。
（二）隧道超前地质预报
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挖面前方的地质情况，力图在施工前掌握前方的岩土体结构、性质、状态、地下水、瓦斯等的赋存情况以及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。
二、岩溶地形隧道施工的困难
岩溶地形是在地下水和地表水不断冲蚀、潜蚀、崩塌等机械作用下产生的，在这样的地形中，若要修建隧道，首先地下水就是一个巨大的问题，岩溶地形地下水丰富，甚至存在一定的坑洞，在开发的过程之中，大量的水流会对建筑造成严重威胁，严重的甚至可以导致工程开掘失败。其次就是在岩溶地形中，岩石由于长期被水侵蚀，导致岩石之间存在极大的空隙，这些空隙在挖掘的过程中，难以支撑起隧道，这就导致很多时候会出现挖掘一半的时候，隧道出现坍塌事故，同时缝隙中渗水、涌泥的现象层出不穷，对施工造成了极大的困难。
三、超前地质预报监测
在施工过程中，需要在设计阶段对地质进行勘察和补充，防止出现对施工安全产生威胁的地质情况，超前地质预报就是为此服务的一项复杂的系统性工作，这是能够保证施工安全的一个重要手段。主要是对隧道预定的路线进行地质调查、物探、超前地质钻探、超前导坑，能够让开挖路线上的地质情况被人掌握，并做出预报和提出技术建议，避免或减少由于地质不明所造成的工程事故以及由此带来的不必要的人力、物力、财力的浪费。（1）地质岩性预报，其中主要包括对软弱夹层、破碎地带、地质岩层、煤层以及其他各种特殊岩体的数据预报。（2）对地下断层以及节理密集带，地质作用产生的褶皱带等复杂的地质构造带进行预报。（3）如果地下出现不良地质情况，如采空区、人工矿洞、岩溶、瓦斯等情况，需要及时对不良地质情况进行预报，防止出现损失。（4）岩溶地形容易产生地下水，且大多没有规律，这就需要对地下水有足够的监测预报。（5）对围岩级别变化的判断。超前地质预报一般有以下几种方法。
（一）TSP超前预报方法
弹性波是应力波的一种，由于在传播过程中一旦遇到介质，就会造成波段反弹，所以在一些地质调查过程中，能够对地下进行一个相对准确的预测，TPS超前预报方法就是利用了弹性波的这种性质，发射弹性波之后，一旦遇到地质岩性发生变化的情况，就会得到及时反馈，一旦反射波现象出现，就会由专门的设备进行接收，输入到仪器当中，随后对接收的数据进行对照分析，最终达到预报的目的。
TPS超前预报能够解决的主要技术问题包括以下几个方面：（1）在地下出现不良地质体如断层、破碎带、岩溶陷落柱、软岩等情况时，能够做到及时反馈，并且能够掌握其主要的性质、具体的位置以及大致的规模。（2）可以对水量大于每小时五到十立方米的水流进行位置以及规模的预测。（3）可以对地下矿物等进行反馈，同时能够找出不适合挖掘的地层。（4）可以预报隧道围岩级别。（5）可以预报可能发生的一些危害。如：塌方、突水等情况。
TPS超前预报能够达到的主要技术指标有：（1）掌子面前一百米的范围为有效预报距离，在一定情况下可以达到一百五十米以上距离。（2）能够粗略预计隧道前方不良地质体的性质。
TPS超前预报系统的探测方法是：首先，需要对被测地区有具体了解，包括隧道掌子面岩体、测线布置段等，随后就是布置接受孔。同时记录检波器接受孔、激发起止炮孔的隧道里程，定向并耦合安置孔中三分量检波器，沿炮孔分布安装带有即时性的炸药卷，根据隧道岩体条件选择仪器采集参数：软岩采集多用0.1ms，硬岩多用0.05ms。通过对地震记录长度的保证，进行选择采样点数，一般地震记录长度不小于300-400ms。测量完成之后，对数据进行记录，并且对所有的炮孔数据按照先后顺序进行对照，最终得出结论。
优缺点：与其他测量方式相比，TPS的优点是在抗干扰方面效果突出，同时对于预报的范围较大，能够计算到围岩岩体力学性质的多项指标，指导人们对围岩进行分级。缺点则是工序较为繁琐，并且对工作时的各部门要求严格，而且一旦工作时工人出现不严谨的行为，就会导致最后的测量结果出现问题。
（二）断层参数分析法
了解断层带内的特殊接力，同时对其他几种带有规律的超前地质预报断层带的位置和规模进行分析，这种方式就是断层参数分析法。该方法主要建立在对断层形成的力学机制和地应力能量的释放理论之上，从而对地下进行预测，并可以通过数学公式加以表达。
断层参数分析法技术指标：能够高精度预报隐伏断层带的位置、断层破碎带的规模[1]。
断层分析法的优缺点：优点是不需要仪器设备进行探测，同时受到其他因素影响较小，精确度较高。缺点是需要大量人员对洞内节点进行编录，工作量大，同时需要大量技术人员对洞内节点进行辨认，人员需求量大。
（三）地面地质体投射法
地面地质体投射法主要建立在地质界面和地质体投射公式上面，能够对其进行数学计算，这样得出的结论也是相对准确的，能够鉴别出不良地质体的性质、位置、规模和岩体的质量。
地面地质体投射法的预报流程：在对地质野外调查技术的应用上，精确查明地质界面的位置，同时对隧道的品面图桩号进行定位，其后在保证野外第一手资料的同时对地质产状界面进行实测。最后运用公式对得出的数据进行计算，得出地质界面和地质体的具体情况。
地面地质体投射法的技术指标：在面对不良地质体时，能够做到准确鉴别，同时对其地质体的性质、规模等参数也能进行分析。
地面地质体投射法的优缺点：优点是能够对地下情况有一个较为准确的掌握。缺点是由于成果可以进行多方面解读，在判断上会造成人为误差。
（四）地质雷达探测法
地质雷达是现代隧道超前预报常用的一种方法，也是非常重要的超前地质预报仪器。目前国内使用的主要型号包括以下几种：瑞典生产的RAMAC系列、加拿大PulesEKKO系列、美国CSSI公司生产的SIR系列、国产LLD系列等型号[2]。雷达的使用主要是通过电磁波进行探测，其中雷达本身就是一种有源电磁波设备，通过向介质发射10-1000MHz高频电磁波，再通过对地下介质反射回来的电磁信号进行分析和研究，以此来识别地下目标的特性。主要流程为：主机控制与处理、发射机信号发生与调制、发射天线、底线介质、目标反馈、地下介质、接受天线、接收机信号采集与调解、主机进行控制与处理。
地质雷达技术指标：（1）在一定条件下能够达到三四十米的距离，但是常态下只能达到掌子面前方二十米左右[3]。（2）较之前面几种方式精度较高，同时使用专业度要求不高，使用方式较为简单。
地质雷达的优缺点：优点是预报精度高，同时操作方便，对人员专业度要求不高。缺点是容易受到干扰，同时测量距离较短。
（五）顺变电磁仪法
顺变电磁仪法对隧道水体反应较为灵敏，同时探头接收到的是由涡轮流感应出的二次场，其应对的范围较广，一般情况下能够适应各种产状的目标[]。通过设备进行反馈，对地下情况进行监测。
瞬变电磁法技术指标：由于技术方面并不成熟，在我国范围内的使用也仅是理论方面，所以准确性并没有得到实践的检验[4]。
瞬变电磁法的优缺点：该方法对于隧道内的水体预报针对性较强，操作相比起来也较为方便，同时结果更加直观，有利于观测。缺点指的是容易受到金属以及带磁物品的干扰，预报距离短。
（六）红外探水法
由于隧道围岩内部干燥与内部含水散发出来的红外辐射是不同的，所以在探测的时候可以根据这一点对围岩内部进行分析[5]。
红外探水法的技术指标：对岩溶隧道和总体贫水软岩隧道的预报准确率较高，但是对于总体多水或者其他硬岩、中硬岩隧道，就没有很好的效果了。
红外探水法的优缺点：优点就是能够针对隧道水害进行准确预报，操作较为方便。缺点则是使用条件较为苛刻，距离较短，范围较小。
（七）超前水平钻孔法
在开掘隧道的时候，一般情况下围岩情况多变，同时在掌子面后方稳定程度不定，甚至有可能出现大型的地质灾害，在这种情况之下，超前水平钻孔法就被派上用场。在情况不明的条件下使用，可以预知多种且复杂的地质灾害，其主要是在隧道洞身长距离预报基础上进行，主要适用范围就是存在不良地质隐患的地区。
超前水平钻孔法的优缺点：优点是可以直接读取岩层信息，直观对岩层内部进行了解，基本不存在失准现象。缺点则是往往需要打多个孔洞对前方进行探测，消耗较大，同时严重影响施工进度。
（八）超前浅孔钻探法
超前浅孔钻探法主要就是通过对岩壁进行钻探，并将借助钻杆，让前方的地质情况能够有一个类似于截面的情况，能够对接下来的工程起到一定的预报作用。
超前浅孔钻探法的优缺点：优点是方便，超前钻需要的钢钎可以直接对钻探出的物品进行分析，判断前方的情况。缺点则是预报距离短，对复杂的岩层几乎没有参考价值。
四、结束语
在目前的隧道工程中，遇到岩溶地形时，在超前预测的方法上不能局限于一种方式，需要综合进行考虑，这样才能得出准确结论，支持隧道建设继续进行下去。
参考文献
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[2]蒋雅君,杜坤,廖甲影,陈兴,肖华荣.岩溶隧道衬砌施工缝排水设施可维护性试验研究[J].铁道标准设计:1-7[2019-04-28].https://doi.org/10.13238/j.issn.1004-2954.201901280001.
[3]施鹏超,池昌峰,杨永龙,袁丽伟.探地雷达在隧道超前地质预报中的应用[J].西部探矿工程,2019,31(03):170-172+175.
[4]林航,陈中华.公路隧道施工监控量测与超前地质预报技术现状及分析[J].交通世界,2018(36):124-125.
[5]陆秀登.隧道施工中超前地质预报与监控量测技术的应用分析[J].交通世界,2018(19):80-81.
[6]朱炯.公路隧道施工监控量测与超前地质预报技术现状及思考[J].四川水泥,2018(05):183+263.
作者简介
郑华斌（1987-10-10），男，汉族，广西贵港人，本科，主要从事隧道检测相关工作。