CN107526098A

CN107526098A - 一种进行超前地质预报的施工方法

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Publication number: CN107526098A
Application number: CN201710976411.8A
Authority: CN
Inventors: 李靖; 王建春; 杨绍良; 李德春; 沐红元; 赵发辉; 米健; 楚建伟; 刘浩林; 杨红; 王非; 苏正猛
Original assignee: YUNNAN PROVINCE WATER RESOURCES AND HYDROPOWER SURVEY AND DESIGN INSTITUTE
Current assignee: YUNNAN PROVINCE WATER RESOURCES AND HYDROPOWER SURVEY AND DESIGN INSTITUTE
Priority date: 2017-10-19
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2017-12-29

Abstract

本发明属于地质预报技术领域，公开了一种进行超前地质预报的施工方法，进行隧洞工程地质调查；完成现场数据采集；建立波速模型；获得层析扫描图像；进行隧洞工程地下水超前预报分析、隧洞工程空腔超前预报分析、隧洞工程断层破碎带超前预报分析和隧洞工程围岩分类超前预报分析。本发明所列的施工方法在数据采集和数据处理之前就可以基本掌握隧洞前方的工程地质条件，数据处理过程中作到有的放矢，进而可以准确进行超前地质预报，评价隧洞前方存在的主要工程地质问题及其对隧洞的影响，提出切合工程实际的应对措施建议，充分发挥了TRT技术的优势，为隧洞施工进度和安全提供有力的保障。

Description

一种进行超前地质预报的施工方法

技术领域

本发明属于地质预报技术领域，尤其涉及一种进行超前地质预报的施工方法。

背景技术

近年来，随着国家对基础设施的大量投入，水利工程、公路工程、铁路工程等都在突飞猛进的发展。在这些基础设施的建设过程中涌现了大量的隧洞工程，由于施工前期地质勘察工作受勘察技术、勘察经费的限制，难以准确地预测隧洞施工中可能发生地质灾害的位置、性质和规模，随着隧洞施工的逐步开展，涌水、突泥、坍塌、水环境影响等事故频发，因此，隧洞施工过程中进行超前地质预报十分必要。

TRT技术应用地震波勘测技术来研究地层应力释放现象及地层结构扫描成像，在震源上，采用锤击作为震源，使勘测成本越来越低，操作越来越方便；在软件上，成功实现了由2D成像到3D成像的跨越，使得勘测结果显示更为准确、全面、直观。因此，TRT技术的面世极大的推进了隧洞超前地质预报技术。

目前国内对TRT技术的应用多是侧重于设备的操作和使用，简单、机械的对TRT设备进行操作，按照设备的操作手册按部就班，而忽视了工程地质专业技术人员对隧洞工程地质情况的宏观理解和把握，没有把隧洞工程的地质调查纳入隧洞超前地质预报的施工工序，因此，经常造成在隧洞超前地质预报过程中出现误判、漏判，不仅难以有效的发挥隧洞超前地质预报应有的作用，而且在很大程度上制约了该项先进技术的推广应用。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种进行超前地质预报的施工方法。

本发明是这样实现的，该进行超前地质预报的施工方法包括以下步骤：

步骤一、进行隧洞工程地质调查，将隧洞工程地质调查列为隧洞超前地质预报必不可少的一道工序；

首先收集与隧洞相关的地质资料，评价隧洞存在的主要工程地质问题，确定隧洞超前地质预报的重点洞段；其次是对隧洞已开挖段进行地质编录，掌握隧洞工程地质变化情况；必要时辅以隧洞工程地质测绘。

步骤二、根据隧洞断面尺寸选取合理的布置参数，在洞壁上布置震源点及接收点，测量各点坐标，再安装传感器，最终完成现场数据采集；在数据处理过程中，根据隧洞围岩完整程度以及获得的直达波速值确定预报距离，建立波速模型；获得层析扫描图像；

在数据采集中，根据隧洞断面尺寸选取合理的布置参数，在隧洞掌子面附近已开挖洞段布置2个震源激发断面和4个地震波接收断面，震源激发断面间距为2m，地震波接收断面间距为5m，震源激发断面与地震波接收断面最小距离为15～20m，震源点与隧洞掌子面的最小距离约为5m，接收点最高位置与最低位置高差不小于2.5m；按上述布置参数在洞壁上布置震源点及接收点，测量各点坐标，再安装传感器，最终完成现场数据采集。

步骤三、进行隧洞工程地下水超前预报分析、隧洞工程空腔超前预报分析、隧洞工程断层破碎带超前预报分析和隧洞工程围岩分类超前预报分析。

结合隧洞所处的地质环境以及获得的超前预报成果图像，判断隧洞前方可能存在的不良地质体以及存在的主要工程地质问题，并进行隧洞工程围岩分类，提出隧洞施工的地质建议。

进一步，所述数据处理包括以下步骤：

步骤一、数据备份，将现场采集的地震波数据进行备份；

步骤二、下载地震波数据和震源、传感器位置的坐标；将地震波数据和震源、传感器位置的坐标下载到数据处理软件提示的相应位置；

步骤三、设定成像区域和最佳精度的大小；成像区域包括超前预报距离以及隧洞周边成像范围，根据超前预报具体要求进行确定，通常预报距离根据围岩好坏的不同取50～150m，隧洞周边成像范围为隧洞两侧以及隧洞顶、底板上下各20m；最佳精度的大小一般取2。

步骤四、选取每个记录的直达波，并计算地震波的平均波速值；在地震波数据处理软件中读取每个记录的直达波，并采用线性递归法计算地震波的平均波速值。

步骤五、为所选区块构建地震波速度模型；根据步骤四所得的地震波平均波速值为所选区块构建地震波波速模型。

步骤六、为数据处理设定过滤参数，根据采集到的地震波数据为数据处理设定过滤参数，过滤参数包括时间、频率以及波速三个参数。时间滤波器主要目的是修正地震波的衰减，频率滤波器主要目的是消除噪音信号干扰，波速滤波器主要目的是抑制直达波。

步骤七、重复步骤四、步骤五、步骤六处理数据，直到处理结果达到平衡，噪音干扰衰减到足够小；

步骤八、设定成图背景(比例、颜色)来显示成果图像。进一步，所述进行隧洞工程地下水、空腔、断层破碎带和围岩分类超前预报分析的方法包括以下步骤：

步骤一、开展区域地质调查，评价隧洞存在的主要地质问题，确定超前地质预报重点洞段；

步骤二、对已开挖洞段进行地质编录，准确掌握已开挖洞段的地质情况；

步骤三、结合已取得的资料，综合评判，得出预报结论；

步骤四、分析隧洞前方围岩的变化情况，分析其对隧洞产生的影响，提出工程应对措施。

本发明的另一目的在于提供一种所述进行超前地质预报的施工方法的隧洞工程。

本发明的另一目的在于提供一种所述进行超前地质预报的施工方法的水利工程。

本发明的另一目的在于提供一种所述进行超前地质预报的施工方法的公路工程。

本发明的另一目的在于提供一种所述进行超前地质预报的施工方法的铁路工程。

本发明的优点或积极技术效果为：传统的超前地质预报方法是对TRT设备进行简单、机械的操作，在现场数据采集和数据处理的时候对隧洞前方的地质情况没有提前的预判，只能根据获得的成果图像进行简单的解译，经常造成在隧洞超前地质预报过程中出现误判、漏判；本发明所列施工方法是将隧洞工程地质调查列为超前地质预报必不可少的一道工序，通过收集隧洞工程区域地质资料以及前期工程地质勘察资料，对隧洞工程地质情况进行宏观理解和把握，可以确定隧洞前方存在的主要工程地质问题；通过对已开挖洞段的地质编录，掌握隧洞工程地质的变化情况；必要时辅以工程地质测绘；最后结合已有资料，综合分析，得出超前地质预报结论。本发明所列的施工方法在数据采集和数据处理之前就可以基本掌握隧洞前方的工程地质条件，数据处理过程中作到有的放矢，进而可以准确进行超前地质预报，评价隧洞前方存在的主要工程地质问题及其对隧洞的影响，提出切合工程实际的应对措施建议，充分发挥了TRT技术的优势，为隧洞施工进度和安全提供有力的保障。

附图说明

图1是本发明实施例提供的进行超前地质预报的施工方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的进行超前地质预报的施工方法包括以下步骤：

S101:进行隧洞工程地质调查；

S102:根据隧洞断面尺寸选取合理的布置参数，在洞壁上布置震源点及接收点，测量各点坐标，再安装传感器，最终完成现场数据采集；在数据处理过程中，根据隧洞围岩完整程度以及获得的直达波速值确定预报距离，建立波速模型，获得层析扫描图像；

S103:进行隧洞工程地下水超前预报分析、隧洞工程空腔超前预报分析、隧洞工程断层破碎带超前预报分析和隧洞工程围岩分类超前预报分析。

下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步的描述。

本发明实施例提供的进行超前地质预报的施工方法包括：隧洞工程地下水超前预报中的应用、在隧洞工程空腔超前预报中的应用、在隧洞工程断层破碎带超前预报中的应用和在隧洞工程围岩分类超前预报中的应用。

1TRT在隧洞工程地下水超前预报中的应用

1.1地下水预报的主要思路

根据地下水的赋存条件，考虑到地下水预报的特殊性和复杂性，拟定了地下水预报的主要思路如下：

⑴坚持用“以地质法为基础”进行隧洞施工地下水超前预报的基本原则。

⑵测试之前开展地质调查和区域水文地质条件分析，确定地下水预报重点段。

⑶充分了解施工过程中地质条件的变化规律，结合对已开挖洞段工程地质条件、水文地质条件进行测绘、编录。

⑷对收集的检测数据进行分析，去伪存真，选择合适参数，结合前述已取得的资料，由地质、物探工程技术人员综合评判，得出预报结论。

⑸分析隧洞前方的地下水对隧洞可能产生的影响，并提出合理的应对措施。

⑹隧洞施工过程中应特别注重现场超前探水孔对水压力的监测。

1.2TRT超前探测地下水的工程实例

1.2.1实例一：金奎地隧洞6#支洞K0+149.2～K0+253.6

⑴工程地质概况

金奎地隧洞长15.257km，进口底板高程1970.523m，出口底板高程1962.943m。

①区域构造稳定性及地震动参数

工程区位于小江深大断裂发震构造带，区域构造稳定性较差。

根据1：400万《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)，金奎地隧洞地震动峰值加速度为0.3g，相应地震基本烈度为Ⅷ度。

②隧洞基本地质条件

金奎地隧洞沿线地形起伏较大，地形坡度10°～45°，地势总体北、北东高，南、南西低，隧洞最大埋深284m。

隧洞位于刚纪村向斜的南东翼。隧洞的南东侧发育区域性断裂鲁冲－车乌逆冲断裂(Ⅱ2)，断裂长度大于80km，走向N15°～30°E，总体倾向NW向，局部反倾，倾角50°～85°，宽度约150m。地貌上具线性特征，两盘不同地层沿走向相抵，沿线见角砾岩、糜棱岩、片理化等破碎带较发育，为压性逆冲断层。鲁冲-车乌断裂以大平子为界，大致可分为南西段和北东段两段，其中南西段断裂为晚更新世活动断裂，北东段断裂为中更新世活动断裂，晚第四纪活动迹象不明显。金奎地隧洞与鲁冲-车乌断裂***行布置，隧洞与断裂最近距离约为0.5km，对隧洞围岩稳定性影响大。

隧洞中段发育干沟断层(Ⅰ6)，断层与洞线交角39°，倾向近东，倾角55～70°，断层宽约20～30m，其东约100m有一***行的分支断裂，为次级构造。断层物质主要为角砾岩，局部糜棱岩化，为逆断层。

隧洞沿线地层岩性复杂，主要有P1m灰岩、白云质灰岩夹假鲕状灰岩，S3g1-2泥岩、页岩夹中厚层状灰岩、砂岩，D2h石英砂岩夹粉砂岩、砂质页岩，D3zg1白云岩、硅质白云岩夹角砾状白云岩、泥质白云岩、灰岩、泥灰岩及页岩，偶夹石膏岩，顶部灰岩，底部少量泥岩灰岩，隧洞进、出口段分布第四系松散堆积层。

以干沟断裂为界，干沟断裂以北为灰岩区，隧洞线以东刺蓬河暗河入口高程2068.00m，以东扯嘎河(下游称干河)河床高程1842.00m，扯嘎河为区内最低***基准面，隧洞开挖有遇溶洞或暗河支流的可能性，地下水涌水量大。干沟断裂以南主要以泥质岩类为主，白云岩类次之，洞身均位于地下水水位以下，因隔水层与透水层相间，地下水局部承压，揭穿隔水层后有突水可能。岩溶以溶孔、溶隙为主。

③隧洞开挖段地质概况

隧洞位于化桃箐水库西侧，掌子面地层岩性为泥盆系宰格组D3zg1灰黄色、灰白色白云质灰岩，局部夹页岩，岩体呈强风化状态。岩层倾向SE，倾角20°～30°，岩层走向与洞线夹角大于60°。受鲁冲－车乌逆冲断裂的影响，隧洞围岩裂隙发育，岩体破碎，多呈碎裂结构，隧洞底板位于地下水位以下，涌水量大，节理裂隙发育，岩体完整性差，掌子面围岩不稳定。

⑵隧洞超前预报成果解译及预报结论

云南省水利水电勘测设计研究院于2009年10月21日对牛栏江－滇池补水工程输水线路金奎地隧洞6#支洞进行了地质超前预报，预报里程为K0+149.2～K0+253.6。本次地质超前预报采用TRT地质超前预报***，在现场布置了2个震源断面共12个震源点以及4个信号接收断面共10个信号接收点，震源点和信号接收点呈空间布置。

隧洞地震波反射层析扫描成像掌子面位于25.6m处，对应的隧洞里程桩号为K0+149.2。

里程0.0～20.0m隧洞顶上部10.0～20.0m范围内发现大团块状反向反射波，同时其周围分布有团块状正向反射波，其结构形态为反向～正向的团块状，从其位置可判断为一较大富水体下部。另外，在里程30.0～43.0m隧洞右侧5.0～10.0m范围内分布有结构形态为反向～正向的团块状反射波，其反射波振幅强度相对隧洞顶部较弱，判断为一相对较小的富水破碎带。这两个富水破碎带之间分布有点片状的反向～正向的反射波，故这两个富水破碎带之间相互连通。隧洞将在里程30.0～43.0m从较小的富水破碎带和这两个富水破碎带之间连通区域通过。

结合图像与现场地质情况可以得出如下结论：

30～43m(0+153.6～0+166.6m)段为富水破碎带，地下水发育，围岩稳定性极差，开挖时易坍塌，建议加强支护，并做好防水、排水措施，围岩参考类别为Ⅴ类。

⑶隧洞开挖验证

隧洞K0+150～K0+170段涌水量大，围岩稳定性极差，施工过程中采取了超前排水措施，并进行了超前管棚支护，安全穿过了该富水破碎带洞段。超前预报结论与开挖揭露出来的地质情况吻合。

1.2.2实例二：大五山隧洞6#支洞K0+266.8～K0+337.4

⑴工程地质概况

大五山隧洞全长36.137km，进口底板高程1930.069m，出口底板高程1912.00m。

①区域构造稳定性及地震动参数

根据1：400万《中国地震动参数区划图》(GB18306～2001)，大团地隧洞出口～大五山5#支洞段地震动峰值加速度为0.3g，相应地震基本烈度为Ⅷ度；大五山5#支洞～盘龙江段地震动峰值加速度为0.2g，相应地震基本烈度为Ⅷ度。

②隧洞基本地质条件

隧洞沿线相对高差50m～400m，地形坡度10°～25°。

隧洞沿线分布的地层岩性主要有：泥质页岩、粉砂质页岩及粉砂岩，长石岩屑石英砂岩、石英砂岩，白云岩，白云质粉砂岩、粉砂质白云岩、粉砂岩，白云岩，D3z白云岩、角砾状白云岩夹灰岩、泥岩，C1y生物碎屑灰岩，C1d1石英砂岩，C1d2灰岩、微晶灰岩，C2+3灰岩、鲕状骨屑灰岩，P1y灰岩、豹皮状骨屑泥晶灰岩夹白云岩，P2β玄武岩，N粘土、砂、砾石、褐煤，Qdl碎石质粉土、粘土。

隧洞沿线褶皱构造不发育，发育的主要断裂构造有6条，Ⅰ级结构面断裂2条，Ⅱ级结构面3条，主要断层特性如下：

F9(兔耳关断层)：属Ⅱ级结构面，产状220°∠45°，延伸长度大于4.7km，波状起伏，破碎带宽约20.0m～60.0m，由糜棱岩、构造角砾岩、断层泥组成。

F13(化龙村断层东支)：属Ⅰ级结构面，产状220°～240°∠50°～60°，延伸长度大于14km，，舒缓波状起伏，连续性好，破碎带宽一般20.0m～40.0m，组成物质以构造角砾岩为主，地层断距500m左右，水平断距最大可达3km。

F15(化龙村断层西支)：属Ⅰ级结构面，产状95°～105°∠70°～80°，延伸长度大于10km，波状起伏，破碎带宽一般20m～30m，组成物质以碎裂岩、角砾岩、断层泥及糜棱岩为主，地层断距一般300m，最大达500m，水平断距达2km。

隧洞进口段和出口段位于地下水位以上，其余大多数洞段位于地下水位以下。沿线孔隙水、裂隙水和岩溶水均有分布。

隧洞沿线可溶岩分布处于地表分水岭地带，岩溶发育强烈，以敞开式形态为主，暗河、伏流发育，地表多发育大型溶洞、落水洞、洼地、石芽等。根据岩溶发育深度规律隧洞高程分析，大五山隧洞可溶岩洞段处于溶隙发育带，岩溶形态以溶蚀裂隙为主，不同规模溶洞、岩溶管道也有存在。

③隧洞开挖段地质概况

大五山隧洞6#支洞为斜支洞，隧洞走向175°。掌子面岩性为∈2d灰色、灰绿色粉砂岩、泥质粉砂岩，强风化，薄层状，岩层产状：30°∠12°，裂隙极发育，岩体泥化现象严重，围岩呈碎裂～散体状结构，隧洞涌水量大，地下水丰富，掌子面左侧沿炮孔有两股较大的涌水，涌水量约150L/min，水质清澈，岩体局部有碳化现象。隧洞围岩稳定性极差。

⑵隧洞超前预报成果解译及预报结论

云南省水利水电勘测设计研究院于2010年2月25日对牛栏江－滇池补水工程输水线路大五山隧洞6#支洞进行了地质超前预报，预报里程为K0+266.8～K0+337.4。本次地质超前预报采用TRT地质超前预报***，在现场布置了2个震源断面共12个震源点以及4个信号接收断面共10个信号接收点，震源点和信号接收点呈空间布置。

地震波反射层析扫描成像图掌子面位于49.4m处，相应的隧洞里程桩号为K0+266.8。

结合图像与现场地质情况可以得出如下结论：

K0+266.8～K0+305.0围岩裂隙极发育，岩体极破碎，且地下水丰富，其中：K0+267.0～K0+276.0段、K0+285.0～K0+296.0段的左侧以及K0+299.0～K0+305.0段的右侧均为富水体。开挖过程中极易坍塌，且涌水量大，建议采取管棚支护和超前排水措施，防止发生突水、突泥等安全事故。围岩稳定性极差，围岩参考类别为Ⅴ类。

⑶隧洞开挖验证

隧洞开挖过程中，里程K0+267以后因遇到富水体，发生大涌水，涌水量约2000m3/d，由于隧洞为斜洞，隧洞开挖掌子面以后，隧洞掌子面往洞口方向100多米已开挖洞段均被水淹没。超前预报结论与开挖揭露情况吻合。

1.3TRT超前探测地下水的图像特征

⑴Ⅲ类围岩洞段的TRT超前探测图像由地下水引起时，图像中的正负反射面均较少，且正负反射面相间分布，以负反射面为主，正负反射面连续性较差。

⑵Ⅳ类围岩洞段的TRT超前探测图像由地下水引起时，图像中的正负反射面均较多，且正负反射面相间分布，以负反射面为主，正负反射面具有一定连续性。

⑶Ⅴ类围岩洞段的TRT超前探测图像由地下水引起时，图像中的正负反射面均较多，且正负反射面相间分布，以负反射面为主，正负反射面连续性相对较好。

综上所述，对于TRT探测图像由地下水引起，其图像特征：若岩体内节理裂隙不发育，则反射带内正负发射面均较少，正负反射面相间分布，以负反射面为主，反射面连续性较差；若岩体内节理裂隙发育，则反射带内正负发射面均较多，正负反射面相间分布，以负反射面为主，反射面连续性较好。

2TRT在隧洞工程空腔超前预报中的应用

2.1空腔的地震波特征

空腔是形态变化较大，内部结构较为复杂的地质单元，其空间形态和内部结构在TRT隧洞超前地质预报中采用地震波场分析的技术进行分析解释。

地震波场是地下地质体总的地震响应，空腔在TRT隧洞超前地质预报成果中会形成由特殊波组成的地震波场，这些特殊波在TRT隧洞超前地质预报成果中的空间分布、回声时间大小、振幅强弱、同相轴的连续性等是它们的重要标志。

空腔的反射振幅一般较弱、反射连续性较差，内部反结构在无充填时为无反射，在有充填时为杂乱，单元外形为独立的类球形或圆柱形。在地震波场中组成空腔地震波场的特殊波主要有回转波、发散波和绕射波等。

回转波是一种在TRT隧洞超前地质预报成果中反射点位置和接收点位置相互倒置的地震波，它有如下特点：

⑴呈“蝴蝶结”的几何形态，它的回转范围与空腔距离掌子面的长度和空腔大小有关，距离越远，回转区越大，反之越小。

⑵回转波切点处振幅较强，向两边逐渐减弱。

发散波是由于空腔的形态如同凸面镜一样，对能量具有扩散作用而形成的。它具有如下特点：

⑴对于较大的空腔，在TRT隧洞超前地质预报成果中形态与实际相接近，范围比实际稍宽，较小的空腔，则形态比实际宽阔得多，而发散幅度比实际稍缓。

⑵空腔对能量的扩散作用随着空腔越小，距离掌子面的距离越远越严重，地震波的振幅也越小。

在空腔的端点处会产生绕射波，绕射波在TRT隧洞超前地质预报成果中具有如下特点：

⑴几何形态为双曲线。

⑵在绕射点处能量较强，然后向两侧变弱。

⑶空腔端点的切面与该端点产生的绕射波在绕射点相切。

2.2TRT超前探测空腔的工程实例

2.2.1实例一：金奎地隧洞K9+568.5～K9+638.7

⑴工程地质概况

隧洞开挖段地质概况如下：

2011年12月8日进行第一次超前地质预报，隧洞掌子面里程为K9+568.5，隧洞掘进方向214°，洞段埋深约140～150m，测试段洞壁为S3g深灰、灰黑色灰岩，中厚层状，弱风化，裂隙弱发育，岩体完整性较好，岩层产状284°∠30°。隧洞掘进至前方发生了突泥事故，突出松散体总体积约6000m3，松散体物质成份以散砂为主，夹灰岩、泥灰岩、泥岩块体，目前测试段所在位置沿堆积体右上侧有股状涌水，涌水量约30L/s，水质混浊。

2012年3月2日进行第二次超前地质预报，隧洞掌子面里程为K9+586.0，隧洞掘进方向214°，洞段埋深约140～150m，测试段洞壁为S3g深灰、灰黑色灰岩，中厚层状，弱风化，裂隙弱发育，岩体完整性较好，岩层产状284°∠30°。隧洞掘进至前方K9+593附近再次发生了突泥事故，松散体物质成份以散砂为主，夹灰岩、泥灰岩、泥岩块体。

⑵隧洞超前预报成果解译及预报结论

①第一次超前预报

2011年12月8日，第一次超前地质预报地震波反射层析扫描成像掌子面位于35.2m处，对应的建筑物里程桩号为K9+568.5。

在已开挖隧洞前上部分布有能量较强、弧度较大的呈“蝴蝶结”几何形态的回转波，同时，在回转波上部和隧洞前方25m附近分布有几何形态为双曲面绕射波。在这些回转波和绕射波所包围的区域内底部为能量较强而杂乱的反射波，中部为能量相对较弱而形态为点片状的反射波，上部无反射波。

结合图像与现场地质情况可以得出如下结论：

K9+568.5～K9+593.2段，该洞段为松散堆积体，结构松散，饱水状态。围岩稳定性极差，围岩参考类别为Ⅴ类。从图像分析，该洞段右上方发育有岩溶空腔，空腔为充填状态，该空腔内堆积体应为目前突泥的物质来源。

②第二次超前预报

2012年3月2日，第二次超前预报地震波反射层析扫描成像掌子面位于47.3m处，对应的建筑物里程桩号为K9+586.0。

在已开挖隧洞右侧上部分布有能量较强、弧度较大的呈“蝴蝶结”几何形态的回转波，同时，在回转波上部和隧洞掌子面前方分布有几何形态为双曲面绕射波。在这些回转波和绕射波所包围的区域内底部为能量较强而杂乱的反射波，中部为能量相对较弱而形态为点片状的反射波，上部无反射波。

结合图像与现场地质情况可以得出如下结论：

K9+586.0～K9+593.0段，洞顶右上方约10～20m范围内图像异常，可能为岩溶空腔及空腔内的松散堆积体，结构松散，饱水状态。围岩稳定性极差，围岩参考类别为Ⅴ类。

K9+593.0～K9+615.0段，该洞段为富水破碎带，裂隙发育，岩体呈碎裂结构。开挖中易坍塌，涌水量较大，须进行超前加固，并做好支护及排水措施。围岩稳定性较差，围岩参考类别为Ⅴ类。

⑶隧洞开挖验证

隧洞进行第一次超前预报后，开挖至K9+593处，再次发生突泥事故，表明岩溶空腔位置位于K9+593附近。超前预报结论与开挖揭露地质情况基本吻合。

第二次发生突泥事故后，在隧洞内进行了第二次超前预报，两次超前预报均表明岩溶空腔位于隧洞的右上方，最终决定修改隧洞设计方案，将洞线向隧洞左侧偏移，成功避开了该岩溶空腔的影响。表明超前预报结论与实际地质情况基本吻合。

2.2.3实例二：金奎地隧洞K16+605～K16+763.7

⑴工程地质概况

隧洞走向205°，隧洞埋深约110～150m，掌子面为D3zg灰色、深灰色白云岩夹页岩，弱风化为主，中厚层夹薄层状，岩层产状：315°∠21°，裂隙发育，岩体破碎，呈碎裂结构，沿岩层面有泥化现象，泥呈软塑状，多为灰黄色。岩溶总体弱发育，未见较大规模的岩溶现象，掌子面中部腰线附近沿裂隙面有股状流水，流量约0.5～1.0L/s，水质清澈，该裂隙产状：265°∠75°，从掌子面左顶延伸至底部偏右侧，灰黄色粘土充填。隧洞围岩稳定性差。

⑵隧洞超前预报成果解译及预报结论

云南省水利水电勘测设计研究院于2012年5月22日对牛栏江－滇池补水工程输水线路金奎地隧洞进行了超前地质预报，预报里程为K16+605.0～K16+763.7。本次超前地质预报采用TRT地质超前预报***，在现场布置了2个震源断面共12个震源点以及4个信号接收断面共10个信号接收点，震源点和信号接收点呈空间布置。

隧洞地震波反射层析扫描成像掌子面位于41.3m处，对应的金奎地隧洞里程桩号为K16+605.0。

结合图像与现场地质情况可以得出如下结论：

K16+745.0处分布一个连续的负反射面，其后反射面极少，且分布杂乱，图像极为异常，推测K16+745.0～K16+763.7段存在不良地质体，可能为空腔。

⑶隧洞开挖验证

通过现场调查落实，K16+745.0～K16+763.7段为隧洞下游掌子面的已开挖洞段。超前预报结论与实际开挖揭露地质情况非常吻合。

2.3TRT超前探测空腔的图像特征

2.3.1空腔洞段的典型图像

本发明分析金奎地隧洞、竹园隧洞以及相关工程隧洞的超前预报成果图像，并截取以下TRT超前探测空腔的典型图像进行对比分析，TRT超前探测图像由空腔引起时，其图像具有如下共同特征：

对于规模较小的岩溶空腔，通常情况下，其周围岩体破碎，以溶蚀破碎带的形式存在，图像上表现为反射带内正负反射面较多，以负反射面为主，反射面连续性差，分布不规则；对于规模较小的采空区，图像上通常难以识别；对于规模较大的岩溶空腔或采空区，岩溶空腔或采空区之前存在一个较连续的负反射面，空腔范围内正负反射面少，不规则分布，不连续分布。

2.3.2TRT超前探测空腔的图像特征

根据地震波的传播特点，当空腔直径小于地震波波长的四分之一时，地震波可透过空腔产生衍射，因而无法识别空腔；当空腔直径大于地震波波长的四分之一时，地震波无法透过空腔产生衍射，因而可以识别空腔。

对于规模较小的岩溶空腔，即岩溶空腔直径小于地震波波长的四分之一时，TRT扫描图像上无法识别空腔，图像上通常无反应。但通常情况下，其周围岩体破碎，以溶蚀破碎带的形式存在，图像上表现为反射带内正负反射面较多，以负反射面为主，反射面连续性差，分布不规则。

对于规模较大的岩溶空腔或采空区，即岩溶空腔或采空区直径大于地震波波长的四分之一时，岩溶空腔或采空区之前存在一个较连续的负反射面，空腔范围内正负反射面少，分布不规则，且不连续。

3TRT在隧洞工程断层破碎带超前预报中的应用

3.1断层破碎带的地震波特征

进行破碎带分析解译的主要要素是反射信号的振幅、相位(极性)及其连续性和反射波结构、形态等几何参数。在进行地下水以及破碎带的分析解译主要采用直接法和间接法，直接法主要是对快、慢纵波速度的识别，较为简单；间接法相对较为复杂，且应用较多，以下只对间接法进行说明。

⑴振幅

破碎带的反射波振幅强弱首先与其弹性波环境有关，也就说与其反射系数有关。其次，与信噪比的大小有关，当信噪比较小时，信号易被环境噪声掩盖，不易识别；反之则较易识别。

⑵相位(极性)

在TRT隧洞超前地质预报中，由于工作环境的限制，接收到的反射信号均为法线反射(或近似法线反射)信号。

当ρ2vp2(或r2)＞ρ1vp1(或r1)时，反射系数R为正值，说明反射波的相位与入射波的相位是一致的，即反射波与入射波同相；当ρ2vp2(或r2)＜ρ1vp1(或r1)时，反射系数R为负值，说明反射波的相位与入射波的相位差π，即反射波与入射波反相。

在TRT隧洞超前地质预报的成果中，破碎带的反射信号为反相波。

⑶反射波连续性、结构和形态

反射波的连续性、结构和形态是破碎带赋存空间和类型的直接反映。

破碎带的不均匀性决定了破碎带反射波的连续性为局部性，即破碎带的反射波同相轴具有局部性和相互的连通性(连通通道反射信号可识别时)。在TRT隧洞超前地质预报的成果图中，破碎带反射波连续性表现为可连通的团带状反相波同向轴面。破碎带的厚度和富水性决定的其反射波的结构和形态。

3.2TRT超前探测断层破碎带的工程实例

3.2.1实例一：大公山隧洞K7+204～K7+041

⑴工程地质概况

①区域构造稳定性及地震动参数

根据1：400万《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)，大公山隧洞地震动峰值加速度大于或等于0.4g，相应地震基本烈度大于或等于Ⅸ度。

②隧洞基本地质条件

大公山隧洞全长27107.007m，进口底板高程1953.39m，出口底板高程1939.836m。

大公山隧洞沿线为构造侵蚀中山地貌，山体走向北北东，地形坡度15°～30°。

隧洞沿线分布的地层岩性主要有：C1d灰岩，C1b灰岩、鲕状灰岩、白云岩，C2+3灰岩、鲕状骨屑灰岩，P1l粉砂岩、页岩、铝土矿夹煤层，P1y灰岩、豹皮状骨屑泥晶灰岩夹中细晶白云岩，局部含硅质结核，P2β玄武岩，Qdl碎石质粉土、黏土。

沿线无大的褶皱发育，展布的断裂构造主要有F5、F20。F5属Ⅱ级结构面，断层走向290°，断层破碎带宽约10.0～20.0m，主要由角砾岩、糜棱岩、构造片岩、断层泥组成，结构松散，胶结差。断层两侧地层发生错动，是一条平移断层。

隧洞沿线碳酸盐岩洞段多数位于地下水位线附近，位于地下水位以上和以下的洞段各占一般左右；玄武岩洞段位于地下水位以下。隧洞沿线孔隙水、裂隙水和岩溶水均有分布。

隧洞沿线可溶岩分布广泛，占隧洞总长2/3。可溶岩地层呈条带状分布，构成岩溶中山，岩溶中等发育，多见层间岩溶形态，岩溶在垂向发育程度可分为三个带，各带下限深度如下：地表以下40～55m为洞穴～溶隙带，岩溶发育强烈，较多的大型溶洞、伏流，通道以管道为主；地表以下80～95m为溶隙带，岩溶中等发育，主要为小型溶洞及溶隙，通道为脉状隙流；地表以下130～155m为溶孔～溶隙带，岩溶弱发育，主要为小型溶隙，零星分布有溶孔，多为隙流，通道不畅。

根据岩溶发育深度规律和隧洞高程分析，大公山隧洞可溶岩洞段处于洞穴—溶隙带，岩溶形态以溶洞、岩溶管道、漏斗、溶孔为主。尤其以金所以北地段岩溶问题突出，该段地表岩溶强烈发育，洞线西侧分布有雀吃沟、三起三落和魏所河3个较大伏流，伏流经地下通道向寻甸盆地***，隧洞高程附近很可能存在大流量的暗河、溶洞。

③隧洞开挖段地质概况

隧洞掌子面地层岩性为C1d灰岩，弱风化状态，无大的地质构造发育，节理裂隙发育，岩体破碎，呈碎裂结构，隧洞掌子面干燥无水，围岩不稳定。

⑵隧洞超前预报成果解译及预报结论

云南省水利水电勘测设计研究院于2009年9月29日对牛栏江－滇池补水工程输水线路大公山隧洞进行了地质超前预报，预报里程为K7+204～K7+041。本次地质超前预报采用TRT地质超前预报***，在现场布置了2个震源断面共12个震源点以及4个信号接收断面共10个信号接收点，震源点和信号接收点呈空间布置。

隧洞地震波反射层析扫描成像掌子面对应的大公山隧洞里程桩号为K7+204。

在隧洞前方K7+151～K7+131段以及K7+101～K7+081段分布的反射波具有同相轴具有局部性和相互的连通性，反射波连续性表现为可连通的团带状反相波同相轴面。同时，这两组反射波具有正、反相相杂的结构特征和板状形态特征。

结合图像与现场地质情况可以得出如下结论：

隧洞前方K7+151～K7+131段以及K7+101～K7+081段岩体破碎，风化强烈，推测为断层破碎带，断层带宽度约为20m，隧洞开挖过程中极易坍塌，地下水弱发育，建议进行超前支护。

⑶隧洞开挖验证

隧洞开挖过程中，在K7+150～K7+135段以及K7+100～K7+080段遇到两条宽约15～20m的断层破碎带，断层带组成物质为糜棱岩及碎裂岩等，局部渗水，导致隧洞发生大规模的坍塌事故，两条断层均与隧洞线大角度相交。预报结论与开挖揭露情况基本吻合。

3.2.2实例二：大五山隧洞5#支洞K0+259.6～K0+336.6

⑴工程地质概况

大五山隧洞开挖段地质概况如下：

大五山隧洞5#支洞为斜支洞，隧洞走向295°，隧洞埋深120～160m。掌子面地层岩性为D3zg肉红色白云岩、泥质白云岩，强风化状态，中厚层状，泥化现象严重，岩体节理裂隙发育，沿裂隙面见挤压擦痕，洞内潮湿，沿裂隙面有渗水，岩溶发育强烈，张开较宽的裂隙均为方解石充填，目前掌子面已坍塌。隧洞围岩稳定性极差，围岩类别为Ⅴ类。

⑵隧洞超前预报成果解译及预报结论

云南省水利水电勘测设计研究院于2010年2月26日对牛栏江－滇池补水工程输水线路大五山隧洞5#支洞进行了地质超前预报，预报里程为K0+259.6～K0+336.6。本次地质超前预报采用TRT地质超前预报***，在现场布置了2个震源断面共12个震源点以及4个信号接收断面共10个信号接收点，震源点和信号接收点呈空间布置。

地震波反射层析扫描成像图掌子面位于43.0m处，对应的隧洞里程桩号为K0+259.6。从图像中可以看出，隧洞掌子面前方左右两侧图像存在较大差异，左前方以团块状负反射面为主，反射强烈且连续分布，右前方以正反射面为主，反射强烈且连续分布。

结合图像与现场地质情况可以得出如下结论：

K0+259.6～K0+310.0段围岩位于推测断层带和断层影响带内，裂隙发育，岩体破碎，岩溶发育，其中：K0+267.0～K0+297.0段为推测断层带，断层带宽度约15m，推测为一条压性阻水断层，断层产状：30°～50°∠65°～75°，从图像上分析，断层两侧的富水性有较大差异，在隧洞揭穿断层后有突水和突泥的可能。建议采取超前管棚支护方案，并做好抽、排水措施，尤其在K0+297.0之前采取加深炮孔超前探水和超前排水等防范措施，防止发生突水和突泥事故。围岩稳定性极差，围岩参考类别为Ⅴ类。

⑶隧洞开挖验证

隧洞开挖过程中，K0+270～K0+295段遇到断层破碎带，断层与隧洞线小角度相交，无地下水，隧洞得以顺利掘进。在K0+295以后因地下水的作用，加上断层破碎带范围内隧洞临时支护强度不够，导致整个断层破碎带范围内隧洞发生大规模的坍塌，事故处理完成后，K0+305以后隧洞正常掘进，未发现地质异常。超前地质预报结论与开挖结果基本吻合。

3.3TRT超前探测断层破碎带的图像特征

3.3.1断层破碎带洞段的典型图像，TRT超前探测图像由断层破碎带引起时，其图像具有如下共同特征：

⑴对于走向与隧洞线大角度相交的断层破碎带，图像反应较明显，反射带内正、负反射多且杂乱，具有一定的连续性，断层前段反射带内以负反射为主，断层后段反射带内以正反射为主，由于断层及破碎带与两侧岩体存在十分明显的密度和速度差异，因而是较强的波阻抗界面。

⑵对于走向与隧洞线小角度相交断层破碎带，图像反应较差，通常需根据断层两侧图像的差异，并结合具体地质情况综合判断，才能比较准确的进行解译。

4TRT在隧洞工程围岩分类超前预报中的应用

4.1根据《水利水电工程地质勘察规范》(GB 50487-2008)，将隧洞围岩从好到差依次分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类。

Ⅰ类围岩为稳定围岩，围岩可长期稳定，一般无不稳定块体。

Ⅱ类围岩为基本稳定围岩，围岩整体稳定，不会产生塑性变形，局部可能产生掉块。

Ⅲ类围岩为局部稳定性差围岩，围岩强度不足，局部会产生塑性变形，不支护可能产生塌方或变形破坏，完整的较软岩，可能暂时稳定。

Ⅳ类围岩为不稳定围岩，围岩自稳时间很短，规模较大的各种变形和破坏都可能发生。

Ⅴ类围岩为极不稳定围岩，围岩不能自稳，变形破坏严重。

不同的围岩分类，需要采取不同的支护类型。通常Ⅰ、Ⅱ类围岩不支护或局部锚杆或喷薄层混凝土，大跨度时，喷混凝土、***锚杆加钢筋网；Ⅲ类围岩喷混凝土、***锚杆加钢筋网，采用TBM掘进时，需及时支护，跨度大于20m时，宜采用锚索或刚性支护；Ⅳ、Ⅴ类围岩通常处于不良地质体洞段，隧洞施工过程中易引发各种地质灾害，隧洞施工过程中需对Ⅳ、Ⅴ类引起重视，通常采取喷混凝土、***锚杆加钢筋网，刚性支护，并浇筑混凝土衬砌，不适宜于开敞式TBM施工。

4.2TRT超前探测围岩分类工程实例

4.2.1实例一：金奎地隧洞K5+661.0～K5+820.4

⑴工程地质概况

金奎地隧洞隧洞掘进方向214°，洞段埋深约165～185m，掌子面地层岩性为P1m深灰、灰色灰岩、灰质白云岩，岩层产状：318°∠30°，岩体呈弱～微风化状态，裂隙弱发育，块状结构，岩溶弱发育，岩溶形态以溶隙及小溶洞为主，多为粘土充填。主要发育两组裂隙，裂隙产状①340°∠80°、②75°∠64°，裂隙面平直粗糙，闭合，泥膜吸附。掌子面干燥，局部有掉块现象。隧洞围岩局部稳定性差。

⑵隧洞超前预报成果解译及预报结论

云南省水利水电勘测设计研究院于2012年10月28日对牛栏江－滇池补水工程输水线路金奎地隧洞进行了地质超前预报，预报里程为K5+661.0～K5+820.4。本次地质超前预报采用TRT地质超前预报***，在现场布置了2个震源断面共12个震源点以及4个信号接收断面共10个信号接收点，震源点和信号接收点呈空间布置。

隧洞地震波反射层析扫描成像掌子面位于40.6m处，对应的输水线路里程桩号为K5+661.0，预报至K5+820.4，结合图像与现场地质情况可以得出如下结论：

①K5+680～K5+706段、K5+754～K5+775段、K5+790～K5+820.4段，分布有明显的反射波，这些反射波具有正、反相不均匀相杂，且局部相连的结构形态特征，结合地质情况判定，这三个洞段为溶蚀破碎带，溶蚀裂隙发育，岩体破碎，局部发育有溶洞，多为粘土充填型，局部含水。开挖中易坍塌、掉块，局部有渗水、滴水或小规模突水、突泥现象。建议采取超前支护措施。围岩稳定性差，围岩参考类别为Ⅳ～Ⅴ类。

②其余洞段围岩图像与已开挖洞段的图像相似，无明显的反射波分布，故其余洞段无大的地质异常，为弱～微风化岩体，裂隙弱发育，岩体完整性较好，局部沿裂隙面有少量渗水，开挖中局部有坍塌、掉块，建议开挖后及时封闭支护。围岩局部稳定性差，围岩参考类别为Ⅲ类。

⑶隧洞开挖验证

K5+661～K5+693段：岩性为灰岩、白云岩，中厚层状，弱风化，裂隙较发育，岩体呈层状结构，溶蚀不发育，边墙局部有滴水现象，局部有小掉块。围岩类别为Ⅲ类。

K5+693～K5+709段：岩性为灰岩、白云岩，强风化，岩体完整性差，裂隙发育，溶蚀发育，局部发育溶洞，***粘土充填。围岩类别为Ⅳ、Ⅴ类。

K5+709～K5+744段：岩性为灰岩、白云岩，中厚层状，弱风化，裂隙较发育，岩体呈层状结构，溶蚀弱发育，局部有小掉块。围岩类别为Ⅲ类。

K5+744～K5+765段：岩性为灰岩、白云岩，强～弱风化，岩体完整性差，裂隙发育，溶蚀发育，发育溶洞，***粘土充填。围岩类别为Ⅳ、Ⅴ类。

K5+765～K5+820.4段：岩性为灰岩、白云岩，强～弱风化，岩体完整性差，溶蚀裂隙发育，***粘土充填，地下水发育。围岩类别为Ⅳ类。

将预报结论与开挖揭露情况对比可知，预报结论与开挖揭露情况基本吻合。

4.2.2实例二：金奎地隧洞K9+083.2～K8+926.0

⑴工程地质概况

金奎地隧洞隧洞顺流走向214°，隧洞埋深约160m，掌子面地层岩性为志留系关底组S3g1深灰色粉砂岩，掌子面揭露断层破碎带，断层产状68°∠85°，断层走向与洞线斜交，断层宽约6m，断层带以碎裂岩及糜棱岩为主，岩体呈散体结构，掌子面右侧顶部有线状渗水现象，易塌方，围岩不稳定。

⑵隧洞超前预报成果解译及预报结论

云南省水利水电勘测设计研究院于2012年3月25日对牛栏江－滇池补水工程输水线路金奎地隧洞进行了地质超前预报，预报里程为K9+076.0～K8+926.0。本次地质超前预报采用TRT地质超前预报***，在现场布置了2个震源断面共12个震源点以及4个信号接收断面共10个信号接收点，震源点和信号接收点呈空间布置。

隧洞地震波反射层析扫描成像掌子面位于42.8m处，对应的输水线路里程桩号为K9+083.2，预报至K8+926.0，结合图像与现场地质情况可以得出如下结论：

①K9+083.2～K9+021段、K8+995～K8+966段、K8+954～K8+948段、K8+936～K8+926段，四洞段为含水破碎带，围岩裂隙较发育，岩体破碎、夹泥，以强风化为主，开挖后易产生坍塌、掉块、突泥现象，开挖中有大量渗水，建议加深炮孔超前探水，并做好抽、排水措施，及时封闭支护。围岩参考类别以Ⅴ类为主，局部夹Ⅳ类。

②其余洞段围岩图像无大的地质异常，岩体破碎，开挖中易产生小规模坍塌、掉块，有滴水、渗水现象，建议开挖后及时封闭支护。围岩参考类别Ⅳ类。

⑶隧洞开挖验证

K9+083.2～K9+019段：岩性为泥灰岩夹白云岩，裂隙发育，普遍夹泥，岩体呈层状碎裂结构，地下水发育，局部股状流水。围岩类别为Ⅴ类。

K9+019～K8+997段：岩性为砂质泥岩、泥岩夹白云岩，强风化夹少量弱风化，裂隙较发育，岩体较破碎，地下水不发育。围岩类别为Ⅳ类。

K8+997～K8+926段：岩性为砂质泥岩、泥岩夹白云岩，强风化夹弱风化，裂隙发育，岩体破碎，呈碎裂结构，地下水总体发育，局部洞段地下水不发育。围岩类别以Ⅴ类为主，局部地下水不发育洞段为Ⅳ类。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种进行超前地质预报的施工方法，其特征在于，所述进行超前地质预报的施工方法包括以下步骤：

根据隧洞断面尺寸选取布置参数，现场布置的偏移距随隧洞断面的增加而减小，炮间距随隧洞断面的增大而增大，在洞壁上布置震源点及接收点，测量各点坐标，再安装传感器，最终完成现场数据采集；在数据处理过程中，根据隧洞围岩完整程度以及获得的直达波速值确定预报距离，建立三维的波速模型，将已开挖隧洞的波速设置成声波速度，将未开挖的岩体波速设置成直达波速，获得层析扫描图像；

进行隧洞工程地下水超前预报分析、隧洞工程空腔超前预报分析、隧洞工程断层破碎带超前预报分析和隧洞工程围岩分类超前预报分析，分析获取扫描图像的基本特征，与各类典型地质体图像进行对比，可初步判断出隧洞前方图像的代表的地质信息，并结合隧洞已有的地质资料进行综合分析判断，最终将成果图像进行解译。

2.如权利要求1所述的进行超前地质预报的施工方法，其特征在于，所述根据隧洞断面尺寸选取合理的布置参数前需进行隧洞工程地质调查。

3.如权利要求1所述的进行超前地质预报的施工方法，其特征在于，所述数据处理包括以下步骤：

步骤一、数据备份，将现场采集的地震波数据进行备份；

步骤二、下载地震波数据和震源、传感器位置的坐标；

步骤三、设定成像区域和最佳精度的大小，通常已开挖洞段围岩较差时，成像区域设置为100～150m，而已开挖洞段围岩较好时，成像区域应设置为150～200m，最佳精度的大小通常设置为2m；

步骤四、选取每个记录的直达波，将所有的直达波速度用线性递归法进行计算，并得到地震波的平均波速值；

步骤五、为所选区块构建地震波速模型；

步骤六、为数据处理设定过滤参数，设置时间滤波器修正地震波的衰减，使隧洞前后地震波能量平衡，根据地震波的频谱特征设置频率滤波器，消除噪音信号干扰，根据直达波速值设置速度滤波器，从而可以有效抑制直达波；

步骤八、设定成图背景来显示成果图像。

4.如权利要求1所述的进行超前地质预报的施工方法，其特征在于，所述进行隧洞工程地下水、空腔、断层破碎带和围岩分类超前预报分析的方法包括以下步骤：

步骤一、开展区域地质调查，岩溶区应特别重视岩溶发育规律的调查，根据隧洞所处的地质背景，尤其隧洞沿线的地层岩性、地质构造等情况，评价隧洞可能存在的主要工程地质问题，确定超前地质预报重点洞段；

步骤二、对已开挖洞段进行地质编录，掌握已开挖洞段的地质情况；

步骤三、结合已取得的地质资料以及成果图像资料，将成果图像与各类典型地质体图像进行对比分析，初步判断隧洞前方图像所代表的地质信息，再结合隧洞地质背景及已开挖洞段的地质情况进行综合分析评价，对成果图像进行解译，并得出预报结论；

步骤四、通过将隧洞成果图像进行解译，可以准确地判断出隧洞前方围岩的变化情况，并分析其对隧洞产生的影响，提出工程应对措施建议。

5.一种应用权利要求1所述进行超前地质预报的施工方法的隧洞工程。

6.一种应用权利要求1所述进行超前地质预报的施工方法的水利工程。

7.一种应用权利要求1所述进行超前地质预报的施工方法的公路工程。

8.一种应用权利要求1所述进行超前地质预报的施工方法的铁路工程。