【技术讲堂】第三课：超前地质预报为何值得信赖？

本文将尽力以最简短生动的语言，为您讲清楚什么是超前地质预报、为何值得信赖、重点在哪里，该如何施作效果才好？

“万物皆有理,顺之则易,逆之则难。 ”这是宋代著名理学家程颢的《语录》，意指万物皆有规律，山川亦然！

比如震动可以形成纵横波的形式，在岩石土中快速传播，历害时其能量足以催枯拉朽，这便是地震。

且不同的岩石，传播速度不一。

尤其是坚硬完整的岩石与软弱破碎的岩土相比，传播速度差异悬殊，有数十倍之差。

比如玄武岩的传播速度，4500~8000米/秒，破碎的砾石、碎石、砂质黏土，传播速度仅200~800米，相差5~40倍。

于是，人们利用了这一特性，人为爆破模拟地震波，利用反馈回来波形中明显的差异，探测出山体内部或是围岩前方，存在的波形异常区。

这便是传说中的TSP（弹射波反射法），它的有效探测“射程”100~150米，隧道超前地质预报中以保守的100米计。

探测中的波形异常区，即物探异常区，也就是断层破碎带等不良地质体的藏身位置，其精度可以达到90%以上。

然，这仍只是远程预报，雾里看花，还需找一种差异更明显的方式来探测，差异越鲜明，准确度越高！

于是“地质雷达”出场了。

你相信吗？岩石是导电的，只是绝大多数岩石电阻率都极高（铜、铁等金属矿藏例外），如玄武岩电阻率可达100万Ωm。

但，岩层中一旦破碎，电阻率就可能发生变异，降到极低！

原因在于破碎的围岩易蓄水，甚至富水，而孔隙水的电阻率，一般仅在1~10Ωm之间。

所以富不富水，完整与破碎，其电阻率的差别，犹如平地与高山的差别，可达100万倍，极其鲜明。

而“地质雷达”即利用了这一特性，发射电磁脉冲波。电磁波在岩层中穿行，遇到不良地质，便“反应异常”。

这便是物探异常异常区。

通过这种方式，将不良地质甄别出来。

如完整岩层中是否藏着一段破碎，是否遇上了一段水脉，又是否在完好的岩层中，包裹填充土的溶腔溶洞…………

差异明显，效果便良好，不良地质的位置，可精确到95%以上。

可惜，有效范围在20~30米以内。但是有什么关系呢，雾里看花的是交给TSP就好了！地质雷达负责更准确！

但是究竟只是物探异常！要十拿九稳，还需进一步揭示验证！于是钻探上场了！

或是在堪察阶段，选择物探异常区，或是根据地表调查，安排钻探进一步揭示验证。

钻探，即是在地质体内，明明白白钻个孔，将钻孔中的岩芯取出来，是岩是土、破碎完整，何处见水，有无岩溶，一目了然。

于是，你可以看到隧道工点图中，在物探异常区有钻孔图，那么图纸中物探异常区，其不良地质就坐实了！是否存在岩溶也明明白白。

或是煤线，或是地质复杂处，又或是岩层变化处布孔，揭示不良地质，所以其间地质描素大抵属实。

此时用心的你，应该感受到隧道施工图的魅力了！

但是，这还够！在岩溶地区，尤其是高埋深岩溶隧道，远远不够！因为埋深高，地表的TSP、地质雷达，精度难以抵达。

这需要在隧道内，以超前水平钻探测前方，以外插角加深炮孔探测四周，继续侦察隧道是否隐伏着伏兵（不良地质），摸清其精确位置和敌情（位于隧道的什么位置及不良地质规模）。

但是布孔是个技术活，也就是往哪个方向钻孔，才最容易侦察到不良地质，需要一些水平。

但我以为，这跟技术距离稍远，而跟用心关系更近。

原则有三：一是往物探异常的方向去验证，二是向隧道的拱顶与周边去探测，三是顺着掌子面揭示不良地质发展的方向去钻探。

比如一侧岩石完好，而另一侧却见风化层，且几茬炮下来，迹像会越加明显，远比一般的查找探案线索要容易的多。

因为工作内容相较探案要重复的多，且判识情况会随着爆破立即得到验证，所以经验易成长积累。

布好孔后，钻进是快是慢、是否流泥，是否渗水、是否卡钻，将隐藏在前方，及其洞周的不良地质体，会明明白白地揭示出来。

不良地质揭晓后，再对症下药，那么可能很烂的洞子，都可能避免发生坍塌而安然度过，这便是超前地质预报工作的魅力。

转载：工蚁雄兵与万丈山河

编辑：王   陶

审核：张   尧

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