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隧道施工超前地質預報發展方向
目前,在我國的隧道施工中,施工地質工作特別是超前地質預報工作,雖然已經有了一個良好開端,但距離普及和高水平的預報還相差甚遠。然而,很多開展了施工地質工作或超前地質預報工作的施工單位,都取得了巨大的經濟和社會效益。因此,我們完全可以相信隧道施工地質工作或超前地質預報必將很快在我國隧道施工中開展起來,雖然還存在很多困難,但前景是無限光明的。
在儀器探測方面,研制準確、遠距離、更先進的探測設備是首選。對于當前國內外最先進的長期超前地質預報設備TSP、TGP(隧道地震勘探)來說,雖然探測距離可以達到掌子面前方300 - 500m,但目前有效解譯預報距離卻只在掌子面前方100m、最多150m范圍內,150 - 500m范圍內只能為無效解譯預報范疇(有較大誤差);所以,如何增加TSP技術的有效解譯預報距離,是當前TSP探測的主要努力方向之一。除此之外,當前應用探測斷層破碎帶等不良地質體已經較成熟;但是,對于探測地下水問題(如水帶的類型、性質、涌水量等),以及如何應用TSP、TGP的探測成果預報圍巖級別等,尚不夠成熟,需要進一步研究和總結經驗,也是今后努力的方向。
據超前預報技術的5項科學問題,下面對國內外現有的超前預報技術優點和缺陷進行客觀評價:①陸地聲吶法缺乏技術含量,屬于非專業化技術,沒有應用價值。②負視速變法、水平剖面法資料處理以走時分析為主,對波速分析、波場識別等方面沒有技術應對,技術缺陷較多,為初級技術。③TSP203、TGP206的資料處理采用偏移成像技術,運用了運動學和動力學信息,是其優點;但采用垂直剖面觀測方式不能準確確定圍巖波速,不能進行波場分離和濾除側向波和面波干擾,縱橫波分離不真實等問題,導致偏移圖像位置不真實,包含虛假成分等技術缺陷,屬于中等技術。④TRT技術采用三維觀測系統,但率成像缺少波速圍巖波速分析功能,沒有三維波場分析和濾除側向波及面波的功能,偏多圖像包含太多的虛假成分,應用中誤報幾率較大,存在一定的風險,屬于中級技術。TST技術滿足5項科學要求,從理論的嚴謹性、預報的準確性、可靠性等方面都是目前好的,屬于高級技術,應該大力推廣應用。
對于超前地質預報的發展方向來說,國外主要側重儀器探測。然而,根據我們的經驗,無論是長期還是短期超前地質預報和臨近警報,儀器探測離不開準確的地質資料,儀器探測成果的解譯離不開地質分析,儀器探測更要與各種地質預測方法緊密結合,才是高質量、高精度、高水平超前地質預報的必由之路,也是隧道超前地質預報的真正發展方向。在工程地質預報方面,全新的斷層破碎帶隧道超前地質預報理論、參數預測及其預測公式雖然得到了很好的應用,但是預測方法及技術應用還需進一步完善和提高。新的工程地質預測方法和理論,仍然是隧道超前地質預報發展方向的首選。
當然,無論是儀器探測法還是工程地質預測法,都有待于提高。基于完善的地質理論基礎及地質分析成果,結合各種物探成果的綜合解譯,以地質成果為主,物探技術為輔的綜合隧道超前地質預報方法,可有效地提高預報精度,避免災害的發生。
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