现代经济高速发展，铁路工程选线多采用“取直取短”原则，致使隧道占比逐渐提升。但部分隧道位于可溶岩富水岩层中，容易遇到高压富水、溶腔溶洞等地质。若无法探明隧道开挖掌子面的地质状态，就会导致隧道出现突泥涌水、坍塌等事故，因此要通过地质预报技术分析围岩工程、水文地质，预判开挖施工风险，并采取有效措施规避风险。
1、隧道地质超前预报的内容
在道路工程建设中，隧道地质预报的作用显著，可以保证隧道施工的安全性，获得标准的施工质量，因此在公路工程建设中的应用广泛。工程人员在使用隧道地质超前预报技术时，以地质推断法展示出岩石的地质变化趋势，以物探法预报围岩状态，预报人员联合地质分析原理、专业经验，全面了解前方地质状态、围岩类，判断事故高发的围岩类型，从而提出相应的处理对策。由于不良地质的分布范围广，涉及到富水带、节理密集带、溶洞、破碎带，以上位置均为超前预报的勘测范围，直接影响超前预报结果。此外，地质原理分析、推断的成灾特点突出，现已成为地质超前预报的重要内容，能够为后期施工建设提供参考。因此，地质条件预报、灾害乐西、围岩级别、可能性预报的关系紧密。地质条件预报对灾害类、预报级别起到决定性作用。当掌握上述参数后，工程人员应当联合隧道施工状态，编制科学的施工方案。
2、隧道地质预报的原则与手段
隧道地质预报工作，应当先采用物探法勘测，之后采用钻探法验证。在选择勘测方法时，工程人员要联合勘察设计资料设立预报标准，合理划分不良地质区域，结合物探法、地质素描法、钻探法，预报开挖面前方的破碎带、节理裂隙、围岩登记、岩性，并采用地质雷达法、地质素描法、加深炮孔法、时域瞬变电磁法进行探测。
2.1物探法
物探法的技术类型非常多，包括时域顺变电磁法、地质雷达探测法、地震波反射法。当隧道的地质条件比较复杂时，就要采用综合物探法、综合分析法检验，保证预报结果的准确性。
2.2钻探法
钻探法包括加深炮眼探测法、超前地质钻孔法，通过风钻、钻机钻取隧道开挖工作面，从而获取地质信息。钻探法可以探明钻孔经过部位的岩体完整度、地层岩性、地下水发育状态。
3、超前地质预报技术在富水隧道中的应用实例
本文以A隧道2#斜井裂隙富水段的边界探测为例，阐述隧道超前地质预报方法、验证结果。
3.1施工情况
2023年10月28日，对A隧道2#斜井的掌子面实行加深炮孔操作，左边墙起弧位置的钻深达到4.7m时，出现股状出水情况。工程人员估测单孔出水量为每小时120m³，掌子面喷出15m。
3.2地质素描
A隧道2#斜井的掌子面为寒武系灰岩，主要为中厚层，弱风化，岩层接近平层，节理裂隙发育，延伸性强，岩体呈现出碎石状、块石状，地下水清澈。
3.3TSP预报
在出水之前，地质预报人员采集TSP数据，共设置2个接收器，25个炮眼。预报段的节理裂隙发育，泊松比大，局部发育裂隙水。
3.4地质雷达情况
A隧道2#斜井的掌子面30m范围内，溶石裂隙、节理裂隙发育，岩体呈破碎状态，层间的结合度不佳。地下水发育，掌子面中部发育小型溶孔。
3.5判定富水地层边界
为了准确判断前方地质状态、出水边界等信息，预报人员通过长钻杆、超前地质钻孔技术，探测富水地层的出水边界。
1#钻孔，灰岩岩屑分布在0-30m，冲洗液为灰白色，整个钻进过程稳定。在6.5m、13.8m位置，钻进速度突然加快，进尺5-15cm，流出水源，水质清澈。13.8m位置周边的水量增大，水质呈现黄色浑浊状，终孔水量稳定，达到每小时30m³。
2#钻孔：灰岩岩屑分布在0-30m，冲洗液为灰白色，整个钻进过程稳定。在3.8m、15m位置，钻进速度突然加快，进尺5-15cm，流出水源，水质清澈。15m位置周边的水量增大，水质呈现黄色浑浊状，终孔水量稳定，达到每小时70m³。
3#钻孔：灰岩岩屑分布在0-30m，冲洗液为灰白色，整个钻进过程稳定。在6m、8m位置，钻进速度突然加快，进尺5-15cm，流出水源，水质清澈。8m位置周边的水量增大，并且出现顶钻情况，终孔水量稳定，终孔水量稳定，达到每小时100m³。
4#钻孔：灰岩岩屑分布在0-30m，冲洗液为灰白色，整个钻进过程稳定。在5m、15m位置，钻进速度突然加快，进尺5-15cm，流出水源，水质清澈。15m位置周边的水量增大，水质呈现黄色浑浊状，终孔水量稳定，达到每小时80m³。
分析钻孔情况可知，富水段的围岩岩性为灰岩，预报发育2条节理，宽度约为6-16cm，且泥质充填状态良好，具备较强的延伸性。地下水发育，水质清澈，总出水量为每小时400m³。
通过长钻杆、超前地质钻孔等探测法，预报人员明确掌子面水源为裂隙水。发育裂隙如下：第一，集中在掌子面前方4.9m；第二，集中在掌子面前方14.9m，贯通左右边墙，宽度约为6-16m。
3.5开挖验证
第一，明确出水裂隙边界之后，预报人员开挖掌子面，暴露出第一条裂隙，裂隙最大宽度为16m。
第二，掌子面响炮后，暴露出第二条裂隙，裂隙最宽达到11m。
4、不同预报方法的优势与不足分析
4.1地质雷达法
地质雷达法能够反射出断裂、溶腔、溶洞等信号，但是探测仪器的密封性不足，洞内防水效果差，容易造成仪器损坏。探测距离短，一次探测范围仅为6m-30m。
4.2TSP法
TSP法的适用范围广，多用于极硬岩、极软岩等不良地质勘测作业中，预报段的距离比较长，准确预报掌子面前方的地质状态。然而在地质体、掌子面距离预报中，应当参考接收器弹性波速度均值、爆破孔、地质反射波—接收器的时间等依据。由于弹性波速度存在明显差异，容易导致地质体的预报位置不符合实际情况。软弱结构面、预报断层的反射信号强烈，但无法用到小型溶洞的探测作业中。
4.3时域瞬变电磁法
时域瞬变电磁法遵循电磁感应原理，在掌子面设置发射线圈，使其在周边空间内产生一次磁场，同时在地下导电岩矿体内产生感应电流。感应电流因为热孙哈奥影响会出现衰减趋势，通过测量断电后的二次场变化规律，能够获得不同深度的地电特征。如果区域内分布破碎带，且构造不含水，那么导电性较差；如果构造含水，导电性良好，以此判断区域含水情况。
4.4超前钻探法
应用超前钻探法，能够明确钻孔经过位置的岩体完整性、地层岩性、裂隙度、地下水状态。但是此种方法会占用隧道施工时间，且操作成本高。
5、结束语
综上所述，不同地质状态的预报情况不同，隧道超前预报方法的成熟度高，适用于多种地质条件。在富水隧道施工过程中，预报人员要参考隧道地形勘察数据，采用综合技术措施，同时要总结预报结果，联合传统预报技术提高预报数据的准确性，从而掌握隧道高压富水地质状态，全面保障现场施工的安全性。
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