随着道路建设规模和速度的不断推进,深埋、超特长隧道的建设将越来越多,隧道地质条件也将越来越复杂。在施工技术不断发展的同时,全面、深入的研究隧道各种不良地质体超前预报方法和手段,指导预报工作向着规范化、高效化、节能化发展,提高预报准确率,形成专门的隧道预报工法,为隧道安全、快速施工提供技术保障,具有极大的工程价值和社会意义。由此,本文围绕工法的主要内容展开研究,以巴陕高速公路米仓山隧道和汶马高速公路鹧鸪山隧道为主要依托工程,在对目前常用的隧道超前地质预报方法的原理及其适用性进行较为系统的研究学习和分析的基础上,建立了一套隧道综合超前地质预报方法体系,同时基于前人在预报工作中总结的预报资料解译经验、标识的基础上,结合实践总结的各种不良地质体的解译标志,修正并归纳出一套隧道超前地质预报资料综合解译规则,建立了一个清晰完整的地质分析、地球物理探测、长期预报和短期预报相结合的隧道综合超前地质预报工法。通过预报实践,取得了较好的预报效果。研究工作取得的主要成果如下:(1)通过对掌子面地质调查法、地震波反射法、电磁波反射法、电阻率测试法以及超前钻探等隧道超前地质预报方法的原理进行分析,结合预报方法的原理特性及可操作性,得到了多种常用预报方法的适用性。建立了“以地质分析为核心,采取先长后短、先宏后专、先易后难的探测原则,持续跟进开挖验证”为指导思想的综合预报方法体系,该方法体系主要可分为:地质资料准备阶段,现场预报实施阶段,预报验证及分析总结阶段三个工作环节。其中现场预报实施阶段的预报工作又分为三个等级,首先采用掌子面地质编录和地震波反射法进行综合预报,并根据开挖过程中的地质编录分段提交“地震波反射法探测结果+掌子面地质编录情况”之一级综合地质预报报告,当一级综合预报结果显示前方有不良地质体时,采用电磁波反射法(或电阻率测试法)进行复测预报,提交“地震波反射法探测结果+掌子面地质编录情况+电磁波反射法探测结果(或电阻率测试结果)”之二级综合地质预报报告,当二级综合预报结果显示前方有发生地质灾害的可能时,再采用超前钻探进行预报,提交“地震波反射法探测结果+掌子面地质编录情况+电磁波反射法探测结果(或电阻率测试结果)+超前钻探结果”之三级综合地质预报报告。这样分等级进行预报的工作模式,目的是在保证预报质量的前提下,提高工作效率、节约工程成本。(2)对于超前地质预报工作如何有序、规范、高效的开展,首先提出了由建设单位,勘察设计单位,施工单位,监理单位,预报单位及相关科研单位等组建成立超前地质预报施工组织管理机构,同时对各参与单位的职责分工进行了详细的界定和描述,并对预报施工组织管理机构的工作流程进行较为全面、具体的分析说明。对如何规范的分部、分项开展超前地质预报工作进行详细的描述,包括掌子面地质编录、TSP超前预报、地质雷达预报、瞬变电磁预报、超前钻探预报等。提出了开展“预报-验证-总结-再预报-再验证-再总结”循环进行的预报验证工作,一方面验证预报结果的准确性,另一方面通过正确预报的经验积累和错误预报的原因分析和修正,持续总结更为准确的数据处理方法和解译标志标准,不断提升预报水平。(3)对于预报资料的数据处理方法,通过实践应用和学习,得到了较为详细的TSP数据、地质雷达数据、超前钻探数据处理操作流程。并针对各种预报方法的特点,结合工作实践,从现场数据采集过程和室内资料处理过程分析、总结了提高预报准确率的方法措施及经验。(4)对于预报资料的解译技术,首先从地质体的基本地质特性和物探特性的分析入手,对各种不良地质体在编录工作中和超前钻探过程中的异常特征进行了总结。基于超前地质预报相关科研、工作人员对地震波和电磁波对于各种不良地质体的反射特性研究、总结结果,结合几类特殊的正演模拟和典型实测案列,进行了较为系统、详细的不良地质体地震波和电磁波反射特性分析总结。(5)提出了一套与本文提出的综合预报方法体系相匹配的较为全面的综合解译规则。该综合解译规则分为三个等级,其中一级综合解译结果有52条,二级综合解译结果有103条,三级综合解译结果有202条。该技术使用方便,只需利用Excle文档的筛选功能将对应工作所获得的资料按照对应描述输入,即可获得相应的解译结果,自动化程度较高。包含了几乎所有隧道开挖过程中可能出现的地质情况,通用性好,同时支持在运用中进行修正、完善。(6)通过以上研究形成了隧道综合预报工法的主要内容,并在米仓山隧道和鹧鸪山隧道得到了初步应用,开挖跟进地质编录结果显示预报情况与开挖实际情况比较吻合,预报结果能够满足预报工作的要求。通过工法的运用证明了该工法具有较好的预报效果和经济、技术效益,研究成果不仅可以为今后的隧道预报工作提供系统性、规范性的指导和依据,还能指导地质预报解译工作,提高预报准确率,保证隧道建设快速、安全实施,具有较好的经济效益和社会效益。