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隧道及地下工程超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)
隧道及地下工程超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)
摘要：超前地質(zhì)預(yù)報(bào)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(shè)中，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)更是得到了長(zhǎng)期有效地發(fā)展。
但是即便是如此，也沒(méi)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(wèn)題。
所以說(shuō)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)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(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(yù)報(bào)技術(shù)的各種手段以及其運(yùn)行原理，還有它的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)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(bào)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(yù)報(bào)法、地質(zhì)雷達(dá)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(cè)技術(shù);信息技術(shù)手段說(shuō)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(bào)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(yù)報(bào)方法。
1.1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法的原理。
超前地質(zhì)預(yù)報(bào)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(yùn)用這樣的原理來(lái)預(yù)報(bào)隧道的掘進(jìn)面的前方或是它的周?chē)貐^(qū)的一些地質(zhì)狀況。
說(shuō)的詳細(xì)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(nèi)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(hào)就會(huì)在隧道的地質(zhì)體內(nèi)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(hào)，一部分的信號(hào)就會(huì)被迫返回，被返回來(lái)的信號(hào)強(qiáng)度弱，說(shuō)明隧道界面兩側(cè)的巖石強(qiáng)度就會(huì)越大，反之則越小。
而被反射回來(lái)的信號(hào)，穿過(guò)經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的信息接收器，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后我們將其放大，在依據(jù)信號(hào)返回來(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(shù)據(jù)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(qiáng)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(bào)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(yù)報(bào)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(bào)很長(zhǎng)一段的距離。
這種技術(shù)的預(yù)報(bào)距離非常的長(zhǎng)，大概能夠預(yù)報(bào)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(bào)距離的長(zhǎng)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(yù)測(cè)的距離也就越長(zhǎng)。
1.2.3對(duì)于隧道的施工工作的干擾比較小。
這種技術(shù)對(duì)于隧道的施工工作沒(méi)有太大的影響，因?yàn)檫@種技術(shù)能夠在隧道施工間的細(xì)小間隙中進(jìn)行，就算是對(duì)這項(xiàng)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(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性有待提高。
我們知道預(yù)報(bào)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(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(dá)信息接收器所用的時(shí)間來(lái)決定的，但是因?yàn)閺椥圆ǖ乃俣炔町�，致使�?duì)于地質(zhì)體的位置上的預(yù)報(bào)與真正的實(shí)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(cè)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(yùn)用水平鉆機(jī)這一設(shè)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(yù)報(bào)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)比較直觀的信息，讓施工人員對(duì)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(xì)縫程度以及可探測(cè)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(duì)孔內(nèi)的瓦斯的參數(shù)以及煤的參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)定，然后根據(jù)測(cè)出來(lái)的參數(shù)，運(yùn)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(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(yù)測(cè)方法的缺點(diǎn)主要是費(fèi)用相對(duì)較高，因?yàn)樵阢@孔的過(guò)程中需要配備先進(jìn)的鉆孔設(shè)備，而這種設(shè)備一般的費(fèi)用都相對(duì)比較高;除此之外，它的缺點(diǎn)還有運(yùn)行過(guò)程時(shí)間先對(duì)較長(zhǎng)，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(yù)測(cè)的出來(lái)的地質(zhì)信息相對(duì)不夠準(zhǔn)確，因?yàn)殂@孔得來(lái)的信息只是一孔內(nèi)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(dá)預(yù)測(cè)法。
3.1地質(zhì)雷達(dá)預(yù)測(cè)法的工作原理。
我們今天所說(shuō)的地質(zhì)雷達(dá)預(yù)測(cè)法的運(yùn)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(lái)進(jìn)行對(duì)目的體的探測(cè)。
這種地質(zhì)雷達(dá)預(yù)測(cè)系統(tǒng)發(fā)射電磁脈沖給需探測(cè)的物體，被測(cè)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?cè)俑鶕?jù)電磁波雙程走時(shí)出現(xiàn)的長(zhǎng)短的不同，來(lái)預(yù)測(cè)被探目標(biāo)的形狀和狀態(tài)以及它的屬性。
3.2紅外探測(cè)預(yù)測(cè)法的優(yōu)缺點(diǎn)
(1)我國(guó)目前主要是依靠采購(gòu)國(guó)外的一些設(shè)備，我國(guó)還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)針對(duì)隧道及地下地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)中雷達(dá)預(yù)測(cè)儀器和設(shè)備的設(shè)計(jì)，圖像解密主要是依靠前期地質(zhì)勘查及經(jīng)驗(yàn)解析，存在一定局限性;(2)地質(zhì)雷達(dá)，根據(jù)其發(fā)射波的頻率，通�？梢灶A(yù)測(cè)0到30米，比較適合于無(wú)損檢測(cè)。
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(jiān)測(cè)。
而低頻波，其主要用于隧道超前預(yù)報(bào)，有效距離達(dá)到了25-30米;(3)對(duì)于一些重點(diǎn)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(dá)預(yù)測(cè)地質(zhì)的手段。
4.數(shù)碼成像技術(shù)預(yù)測(cè)法。
4.1數(shù)碼成像技術(shù)預(yù)測(cè)法的原理。
數(shù)碼成像技術(shù)除了在我們?nèi)粘Ｉ钪羞\(yùn)用到攝像機(jī)和照相機(jī)中，也能運(yùn)用到我們今天所說(shuō)的隧道施工及地下超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的技術(shù)中。
這種數(shù)碼成像技術(shù)預(yù)測(cè)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(zhǔn)確情報(bào)，然后運(yùn)用一些計(jì)算機(jī)軟件對(duì)這些數(shù)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(duì)隧道施工階段的周?chē)鷰r層的級(jí)別進(jìn)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(jìn)行預(yù)測(cè)。
4.2數(shù)碼成像技術(shù)預(yù)測(cè)法的優(yōu)缺點(diǎn)。
4.2.1優(yōu)點(diǎn)
由于數(shù)碼成像技術(shù)已經(jīng)成為一種現(xiàn)如今社會(huì)緊跟潮流的技術(shù)，所以在隧道施工中，對(duì)于地質(zhì)的預(yù)測(cè)工程運(yùn)用此方法，在設(shè)備的獲取上比較容易，因?yàn)�，這種方法所需要的設(shè)備僅僅就是幾臺(tái)甚至一臺(tái)分辨率較高的數(shù)碼相機(jī)，除了這個(gè)之外，也就是一些普通的相機(jī)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(xiàn)在這門(mén)技術(shù)應(yīng)用在隧道及地下工程的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)上這種方法，我國(guó)對(duì)其的研究還處于不成熟階段。
5.結(jié)語(yǔ)
除了上面我所介紹的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)的方法外，其實(shí)還有很多，比如：聲監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)法、電測(cè)預(yù)測(cè)法、聲探測(cè)預(yù)測(cè)法、正洞導(dǎo)坑預(yù)測(cè)法等等很多地質(zhì)信息的預(yù)測(cè)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(cè)問(wèn)題，所以鑒于各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，最好采用長(zhǎng)距離與短距離結(jié)合的方法，當(dāng)長(zhǎng)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(yù)報(bào)的孔內(nèi)電視或地質(zhì)雷達(dá)，并將不同的手段預(yù)測(cè)出的信息進(jìn)行總的歸納總結(jié)、詳細(xì)分析、嚴(yán)格對(duì)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(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
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(yù)報(bào)系統(tǒng)的應(yīng)用[J]，世界隧道;2000.37(1)：36-40;
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