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隧道及地下工程超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)
隧道及地下工程超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)
摘要：超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)是近些年來的一個熱點技術(shù)，尤其是在隧道及地下工程建設(shè)中，超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)更是得到了長期有效地發(fā)展。
但是即便是如此，也沒什么設(shè)備或是儀器能真真正正的解決地質(zhì)上的一切問題。
所以說地質(zhì)超前預(yù)報技術(shù)需要不斷的去完善，一些工程建設(shè)中需要的設(shè)備和儀器也要進行不斷的更新和改進。
所以這篇文章就關(guān)于超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)的各種手段以及其運行原理，還有它的優(yōu)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(guān)鍵字：隧道;地下工程;超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù);手段;優(yōu)缺點;
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(yù)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(dǎo)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)手段說的也就是現(xiàn)在比較流行的數(shù)碼成像的技術(shù)，今天我們就一些超前地質(zhì)預(yù)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)點及缺點進行一下介紹：
1.超前地質(zhì)預(yù)報方法。
1.1超前地質(zhì)預(yù)報方法的原理。
超前地質(zhì)預(yù)報方法的原理就是在不均勻的一個地質(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，運用這樣的原理來預(yù)報隧道的掘進面的前方或是它的周圍地區(qū)的一些地質(zhì)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(nèi)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(chǎn)生一些地震波，這些地震波信號就會在隧道的地質(zhì)體內(nèi)進行傳播，如果一些地質(zhì)特點發(fā)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(cè)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(jīng)過特殊設(shè)計的信息接收器，進而轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘�，然后我們將其放大，在依�?jù)信號返回來時的方向以及返回來的時間，在經(jīng)過一些專用的數(shù)據(jù)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(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(yù)報方法的優(yōu)點、缺點以及適用的范圍。
1.2.1技術(shù)的適用范圍比較廣泛。
這種超前地質(zhì)預(yù)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(dāng)廣泛。
1.2.2可預(yù)報很長一段的距離。
這種技術(shù)的預(yù)報距離非常的長，大概能夠預(yù)報施工掌子面前方大概一百二十米到一百五十米范圍內(nèi)的一些地質(zhì)狀況。
這種預(yù)報距離的長短與周圍巖石的硬度與完整度有關(guān)，周圍巖石越完整越硬，所能夠預(yù)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(shù)對于隧道的施工工作沒有太大的影響，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(yù)報的準(zhǔn)確性有待提高。
我們知道預(yù)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(jù)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(zhì)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(zhì)體的位置上的預(yù)報與真正的實際狀況之間存在差異，準(zhǔn)確性不高。
2.超前地質(zhì)鉆孔電視成像技術(shù)預(yù)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(shè)備在隧道施工的掌子面上進行水平的地質(zhì)鉆探工作，從中來獲取隧道的地質(zhì)信息，是地質(zhì)超前預(yù)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。
2.2.1優(yōu)點
第一個優(yōu)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(jīng)過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(yōu)點就是如果施工的地質(zhì)是煤系地層的話，這種超前地質(zhì)鉆孔法能夠通過鉆孔對孔內(nèi)的瓦斯的參數(shù)以及煤的參數(shù)進行詳細的測定，然后根據(jù)測出來的參數(shù)，運用相應(yīng)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(zhì)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(zhì)鉆孔的預(yù)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(shè)備，而這種設(shè)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(yù)測的出來的地質(zhì)信息相對不夠準(zhǔn)確，因為鉆孔得來的信息只是一孔內(nèi)的地質(zhì)信息，并不能代表整個施工地質(zhì)層的信息。
3.地質(zhì)雷達預(yù)測法。
3.1地質(zhì)雷達預(yù)測法的工作原理。
我們今天所說的地質(zhì)雷達預(yù)測法的運作基礎(chǔ)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(zhì)雷達預(yù)測系統(tǒng)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，然后碰到那些不同介質(zhì)的表面就會將電磁波反射回來，我們再根據(jù)電磁波雙程走時出現(xiàn)的長短的不同，來預(yù)測被探目標(biāo)的形狀和狀態(tài)以及它的屬性。
3.2紅外探測預(yù)測法的優(yōu)缺點
(1)我國目前主要是依靠采購國外的一些設(shè)備，我國還沒有專門針對隧道及地下地質(zhì)預(yù)報技術(shù)中雷達預(yù)測儀器和設(shè)備的設(shè)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(jù)其發(fā)射波的頻率，通常可以預(yù)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(jiān)測。
而低頻波，其主要用于隧道超前預(yù)報，有效距離達到了25-30米;(3)對于一些重點的巖溶發(fā)育、節(jié)理裂隙密集、巖脈發(fā)育的地方，可以用這種雷達預(yù)測地質(zhì)的手段。
4.數(shù)碼成像技術(shù)預(yù)測法。
4.1數(shù)碼成像技術(shù)預(yù)測法的原理。
數(shù)碼成像技術(shù)除了在我們?nèi)粘Ｉ钪羞\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(zhì)預(yù)報的技術(shù)中。
這種數(shù)碼成像技術(shù)預(yù)測法的原理就是：利用隧道施工掌子面經(jīng)過超前鉆孔技術(shù)，或者是隧道洞已經(jīng)開始挖掘段的坑壁的一些畫像的準(zhǔn)確情報，然后運用一些計算機軟件對這些數(shù)值信息進行處理等等的方法，然后再進行相關(guān)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(zhǔn)確的判斷和確定，繼而能夠?qū)λ淼朗┕ふ谱用娴那胺降刭|(zhì)情況進行預(yù)測。
4.2數(shù)碼成像技術(shù)預(yù)測法的優(yōu)缺點。
4.2.1優(yōu)點
由于數(shù)碼成像技術(shù)已經(jīng)成為一種現(xiàn)如今社會緊跟潮流的技術(shù)，所以在隧道施工中，對于地質(zhì)的預(yù)測工程運用此方法，在設(shè)備的獲取上比較容易，因為，這種方法所需要的設(shè)備僅僅就是幾臺甚至一臺分辨率較高的數(shù)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(xiàn)在這門技術(shù)應(yīng)用在隧道及地下工程的超前地質(zhì)預(yù)報上這種方法，我國對其的研究還處于不成熟階段。
5.結(jié)語
除了上面我所介紹的超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)的方法外，其實還有很多，比如：聲監(jiān)測預(yù)測法、電測預(yù)測法、聲探測預(yù)測法、正洞導(dǎo)坑預(yù)測法等等很多地質(zhì)信息的預(yù)測方法，但是由于技術(shù)上的限制，沒有哪種方法能真正的解決地質(zhì)信息的探測問題，所以鑒于各種方法的優(yōu)缺點，最好采用長距離與短距離結(jié)合的方法，當(dāng)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(yù)報的孔內(nèi)電視或地質(zhì)雷達，并將不同的手段預(yù)測出的信息進行總的歸納總結(jié)、詳細分析、嚴(yán)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(chǔ)。
參考文獻
1.劉聽成;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(yù)報系統(tǒng)的應(yīng)用[J]，世界隧道;2000.37(1)：36-40;
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