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隧道及地下工程超前地質(zhì)預報技術(shù)
隧道及地下工程超前地質(zhì)預報技術(shù)
摘要：超前地質(zhì)預報技術(shù)是近些年來(lái)的一個(gè)熱點(diǎn)技術(shù)，尤其是在隧道及地下工程建設中，超前地質(zhì)預報技術(shù)更是得到了長(cháng)期有效地發(fā)展。
但是即便是如此，也沒(méi)什么設備或是儀器能真真正正的解決地質(zhì)上的一切問(wèn)題。
所以說(shuō)地質(zhì)超前預報技術(shù)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(jìn)行不斷的更新和改進(jìn)。
所以這篇文章就關(guān)于超前地質(zhì)預報技術(shù)的各種手段以及其運行原理，還有它的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行詳細的分析，希望能供大家參考，給大家提供幫助。
關(guān)鍵字：隧道;地下工程;超前地質(zhì)預報技術(shù);手段;優(yōu)缺點(diǎn);
地質(zhì)超前技術(shù)的手段有很多，通常是分為：物探手段、地質(zhì)手段、遙感手段、信息技術(shù)手段四種。
其中物探手段又分為很多方法，例如：超前地質(zhì)預報法、地質(zhì)雷達法、陸地聲納法等等;地質(zhì)手段包括的的是超前地質(zhì)鉆孔法、平行導坑法、地質(zhì)素描法等等;遙感手段呢，一般指的就是紅外探測技術(shù);信息技術(shù)手段說(shuō)的也就是現在比較流行的數碼成像的技術(shù)，今天我們就一些超前地質(zhì)預報技術(shù)的分支手段的原理以及手段的適用范圍和它的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)進(jìn)行一下介紹：
1.超前地質(zhì)預報方法。
1.1超前地質(zhì)預報方法的原理。
超前地質(zhì)預報方法的原理就是在不均勻的一個(gè)地質(zhì)體中，利用一定的地震波，從而在地質(zhì)體中產(chǎn)生一些反射波，運用這樣的原理來(lái)預報隧道的掘進(jìn)面的前方或是它的周?chē)貐^的一些地質(zhì)狀況。
說(shuō)的詳細一點(diǎn)就是在一個(gè)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(diǎn)，用這些爆破點(diǎn)進(jìn)行一些微弱的爆破活動(dòng)，爆破中會(huì )產(chǎn)生一些地震波，這些地震波信號就會(huì )在隧道的地質(zhì)體內進(jìn)行傳播，如果一些地質(zhì)特點(diǎn)發(fā)生改變的巖體接收到信號，一部分的信號就會(huì )被迫返回，被返回來(lái)的信號強度弱，說(shuō)明隧道界面兩側的巖石強度就會(huì )越大，反之則越小。
而被反射回來(lái)的信號，穿過(guò)經(jīng)過(guò)特殊設計的信息接收器，進(jìn)而轉變?yōu)殡娦盘�，然后我們將其放大，在依據信號返回�?lái)時(shí)的方向以及返回來(lái)的時(shí)間，在經(jīng)過(guò)一些專(zhuān)用的數據處理軟件進(jìn)行處理，我們就能從處理來(lái)的信息中得出那些強度發(fā)生變化的巖石界面的具體方向及位置。
1.2超前地質(zhì)預報方法的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)以及適用的范圍。
1.2.1技術(shù)的適用范圍比較廣泛。
這種超前地質(zhì)預報技術(shù)主要適用于超軟巖和超硬巖之間的所有地質(zhì)情況，適用范圍相當廣泛。
1.2.2可預報很長(cháng)一段的距離。
這種技術(shù)的預報距離非常的長(cháng)，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(zhì)狀況。
這種預報距離的長(cháng)短與周?chē)鷰r石的硬度與完整度有關(guān)，周?chē)鷰r石越完整越硬，所能夠預測的距離也就越長(cháng)。
1.2.3對于隧道的施工工作的干擾比較小。
這種技術(shù)對于隧道的施工工作沒(méi)有太大的影響，因為這種技術(shù)能夠在隧道施工間的細小間隙中進(jìn)行，就算是對這項工作進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的開(kāi)展，總共用時(shí)也不過(guò)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(zhì)體距離掌子面的具體位置，但是這是要依據二十四個(gè)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(zhì)體的反射波所要到達信息接收器所用的時(shí)間來(lái)決定的，但是因為彈性波的速度差異，致使對于地質(zhì)體的位置上的預報與真正的實(shí)際狀況之間存在差異，準確性不高。
2.超前地質(zhì)鉆孔電視成像技術(shù)預測法。
2.1超前地質(zhì)鉆孔電視成像技術(shù)的工作原理。
超前地質(zhì)鉆孔發(fā)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(jìn)行水平的地質(zhì)鉆探工作，從中來(lái)獲取隧道的地質(zhì)信息，是地質(zhì)超前預報技術(shù)的一種方式手段。
2.2超前地質(zhì)鉆孔法的優(yōu)缺點(diǎn)。
2.2.1優(yōu)點(diǎn)
第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是能夠給我們一個(gè)比較直觀(guān)的信息，讓施工人員對鉆孔工作所經(jīng)過(guò)的所有部位的巖石地質(zhì)的完整情況、地質(zhì)的特性、溶洞的大小、裂開(kāi)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(gè)優(yōu)點(diǎn)就是如果施工的地質(zhì)是煤系地層的話(huà)，這種超前地質(zhì)鉆孔法能夠通過(guò)鉆孔對孔內的瓦斯的參數以及煤的參數進(jìn)行詳細的測定，然后根據測出來(lái)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(diǎn)
這種超前地質(zhì)鉆孔的方法雖然有點(diǎn)很多，但它也有很多不足之處，正所謂：“人無(wú)完人，物無(wú)完物”，這種超前地質(zhì)鉆孔的預測方法的缺點(diǎn)主要是費用相對較高，因為在鉆孔的過(guò)程中需要配備先進(jìn)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(diǎn)還有運行過(guò)程時(shí)間先對較長(cháng)，這樣會(huì )占用總施工的時(shí)間;最最重要的就是，這種手段預測的出來(lái)的地質(zhì)信息相對不夠準確，因為鉆孔得來(lái)的信息只是一孔內的地質(zhì)信息，并不能代表整個(gè)施工地質(zhì)層的信息。
3.地質(zhì)雷達預測法。
3.1地質(zhì)雷達預測法的工作原理。
我們今天所說(shuō)的地質(zhì)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(lái)進(jìn)行對目的體的探測。
這種地質(zhì)雷達預測系統發(fā)射電磁脈沖給需探測的物體，被測物的介質(zhì)表面被電磁脈沖穿過(guò)，然后碰到那些不同介質(zhì)的表面就會(huì )將電磁波反射回來(lái)，我們再根據電磁波雙程走時(shí)出現的長(cháng)短的不同，來(lái)預測被探目標的形狀和狀態(tài)以及它的屬性。
3.2紅外探測預測法的優(yōu)缺點(diǎn)
(1)我國目前主要是依靠采購國外的一些設備，我國還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)針對隧道及地下地質(zhì)預報技術(shù)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(zhì)勘查及經(jīng)驗解析，存在一定局限性;(2)地質(zhì)雷達，根據其發(fā)射波的頻率，通�？梢灶A測0到30米，比較適合于無(wú)損檢測。
另外，高頻波主要用于隧道的二襯后面的鋼筋，有無(wú)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(diǎn)的巖溶發(fā)育、節理裂隙密集、巖脈發(fā)育的地方，可以用這種雷達預測地質(zhì)的手段。
4.數碼成像技術(shù)預測法。
4.1數碼成像技術(shù)預測法的原理。
數碼成像技術(shù)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(shuō)的隧道施工及地下超前地質(zhì)預報的技術(shù)中。
這種數碼成像技術(shù)預測法的原理就是：利用隧道施工掌子面經(jīng)過(guò)超前鉆孔技術(shù)，或者是隧道洞已經(jīng)開(kāi)始挖掘段的坑壁的一些畫(huà)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(jìn)行處理等等的方法，然后再進(jìn)行相關(guān)高科技的處理，就能對隧道施工階段的周?chē)鷰r層的級別進(jìn)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(zhì)情況進(jìn)行預測。
4.2數碼成像技術(shù)預測法的優(yōu)缺點(diǎn)。
4.2.1優(yōu)點(diǎn)
由于數碼成像技術(shù)已經(jīng)成為一種現如今社會(huì )緊跟潮流的技術(shù)，所以在隧道施工中，對于地質(zhì)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(gè)之外，也就是一些普通的相機附屬配件。
4.2.2缺點(diǎn)
其實(shí)也算不上是缺點(diǎn)，只能說(shuō)是有待改進(jìn)的地方，就是現在這門(mén)技術(shù)應用在隧道及地下工程的超前地質(zhì)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(yǔ)
除了上面我所介紹的超前地質(zhì)預報技術(shù)的方法外，其實(shí)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(zhì)信息的預測方法，但是由于技術(shù)上的限制，沒(méi)有哪種方法能真正的解決地質(zhì)信息的探測問(wèn)題，所以鑒于各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，最好采用長(cháng)距離與短距離結合的方法，當長(cháng)距離探明那段為異常段時(shí)，在此段再采用適用于短距離預報的孔內電視或地質(zhì)雷達，并將不同的手段預測出的信息進(jìn)行總的歸納總結、詳細分析、嚴格對比，最終得出一個(gè)最接近實(shí)際情況的信息，為隧道工程以及地下工程的順利進(jìn)行打好基礎。
參考文獻
1.劉聽(tīng)成;巖石力學(xué)有關(guān)名詞詞解[M]，煤炭工業(yè)出版社;1986年
2.齊傳生;TSP202隧道地震波超前地質(zhì)預報系統的應用[J]，世界隧道;2000.37(1)：36-40;
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