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绪论 1

0.1研究意义 1

0.2研究现状 4

0.2.1岩溶地质灾害特点及预测方法现状 5

0.2.2岩溶隧道施工超前地质预报方法现状 7

0.3存在问题 14

0.4发展趋势 16

参考文献 17

第1章 隧道工程常见的地质灾害类型及危害 19

1.1断层破碎带引起的地质灾害 19

1.1.1断层的要素及分类 20

1.1.2正断层 21

1.1.3逆断层 26

1.1.4平移断层 27

1.1.5断层存在的判别 30

1.1.6断层对隧道围岩稳定性的影响 32

1.1.7断层破碎带坍方的地质因素 34

1.2岩溶隧道施工地质灾害 35

1.2.1岩溶地质灾害的种类与特点 36

1.2.2岩溶含水介质的划分 41

1.2.3岩溶突水模式的水文地质分析 42

1.2.4岩溶地质灾害的成因分析 44

1.2.5岩溶隧道涌水预测的联合简化模型 44

1.2.6岩溶水动力分带模式与岩溶涌水 47

1.2.7溶洞大小及空间位置对隧道工程的影响分析 50

1.2.8岩溶隧道地质灾害的研究方法 59

1.2.9不同岩溶类型及相应的地球物理模型 62

1.2.10岩溶区隧道超前地质预报的技术难点 63

1.2.11岩溶区部分长大隧道施工地质灾害情况 65

1.2.12小结 67

1.3软岩 67

1.4岩爆 68

1.5煤系地层（瓦斯、CO） 70

1.5.1基本概念 70

1.5.2瓦斯的赋集 71

1.5.3瓦斯运移及涌出特点 75

1.5.4瓦斯突出的条件 75

1.5.5小结 75

1.6不整合接触带 76

1.7地下水 76

1.7.1地下水对岩石的作用 76

1.7.2地下水的类型及特征 78

1.7.3隧道施工中地下水的致灾机理 79

参考文献 80

第2章 广义的隧道施工超前地质预报方法 82

2.1隧道地面（洞外）超前地质预报 84

2.1.1常见的地面物探方法及适用范围概述 84

2.1.2常见地质灾害体的预报方法 85

2.1.3地面超前地质预报深度确定 130

2.1.4地面预报的精度评价（深度与精度和工程要求的关系） 132

2.1.5地面（洞外）预报总结 133

2.2隧道掌子面超前地质预报方法 133

2.2.1长距离超前地质预报 134

2.2.2短距离超前地质预报 155

2.2.3洞内预报方法总结 185

参考文献 186

第3章 空间（点、线、面与角度）预报方法 188

3.1装置与排列 189

3.1.1基本概念 189

3.1.2地面常见排列装置 201

3.1.3测井常见排列装置 206

3.1.4地下工程常用装置 206

3.1.5装置与排列的适用性 212

3.2位置偏移 212

3.2.1测点 212

3.2.2测线 213

3.2.3测面 214

3.3角度偏移 215

3.3.1三分量测量 215

3.3.2方位测量 217

3.3.3倾角测量 217

3.3.4角度测量 218

3.4空间排列 218

3.4.1地面排列 219

3.4.2地下排列 219

3.4.3内外结合排列 220

3.4.4角度和位置联合排列 220

3.5“照亮”地下 221

3.5.1“眼睛”的功能 223

3.5.2多眼定位 226

3.5.3“照亮”地下的应用 226

参考文献 227

第4章 隧道地震波角度偏移超前地质预报 228

4.1概述 228

4.2地震波角度偏移理论基础 229

4.2.1两种地震波对比追踪方法 230

4.2.2基本类型地震波的极化性质 230

4.2.3基本方程 231

4.2.4空间装置波的方向性图解 233

4.2.5两种同相轴 235

4.2.6同相轴形状变化与铅垂偏振椭圆半轴比的关系 236

4.2.7位移向量方向的确定 237

4.2.8偏振平面空间位置的确定 238

4.2.9椭圆形状及其在偏振平面中取向的确定 241

4.2.10三维偏振振动参数的确定 242

4.3空间观测装置 242

4.3.1装置描述 243

4.3.2空间装置的应用 247

4.3.3观测的方法问题 248

4.3.4角度与位置对比法的配合 248

4.4 USP地下工程超前地质预报系统 249

4.4.1系统构成 249

4.4.2系统软件介绍 251

4.5野外观测方法 275

4.5.1震源 276

4.5.2现场布置 277

4.5.3叠加采集 278

4.5.4多个接收器的空间组合 278

4.5.5实时采集方法 279

4.5.6无线传输技术 279

4.6资料解释 280

4.6.1物理与地质基础 281

4.6.2典型不良地质体的地震波特征 283

参考文献 290

第5章 隧道瞬变电磁法超前地质预报 291

5.1概述 291

5.1.1瞬变电磁法发展概述 291

5.1.2瞬变电磁法超前地质预报研究现状 292

5.2瞬变电磁法理论基础 294

5.2.1瞬变电磁法的原理 294

5.2.2瞬变电磁系统的组成及工作过程 295

5.2.3瞬变电磁法的野外工作方法 296

5.3隧道瞬变电磁法超前地质预报系统 302

5.3.1仪器系统构成 302

5.3.2 UEP隧道同点测线装置 304

5.3.3 UEP隧道同点跟踪法 312

5.3.4 UEP隧道偶极装置 315

5.3.5 UEP隧道大定回线源法 316

5.4 UEP资料处理 320

5.4.1数据质量判别 320

5.4.2数据处理 321

5.4.3常用的探测计算方法及解释 323

5.5 UEP的应用与实践 325

5.5.1 TEM大定回线源装置用于隧道施工地质灾害预报 325

5.5.2 USEP21南村隧道AK12+800超前地质预报 328

5.6初步结论 329

参考文献 330

第6章 钻孔摄像与测孔技术 331

6.1钻孔摄像技术 333

6.1.1钻孔图像结构面连通性研究 333

6.1.2数字摄像技术的应用 336

6.2弹性波法 338

6.2.1波速层析成像原理 339

6.2.2层析成像工作方法 340

6.2.3吸收层析成像技术 343

6.2.4应用实例 344

6.3电磁波法 346

6.3.1单孔电磁波测井 347

6.3.2跨孔法电磁波测井（无线电波透视法） 348

6.3.3安徽滁州琅琊山抽水蓄能电站防渗帷幕工程应用 349

6.4钻孔雷达技术 352

6.4.1钻孔地质雷达探测原理 352

6.4.2钻孔地质雷达探测技术与方法 353

6.4.3存在的问题与不足 374

参考文献 375

第7章 掌子面地质灾害临近预报预警 377

7.1掌子面临近征兆预报 377

7.1.1断层破碎带坍方 378

7.1.2岩溶陷落柱坍方 379

7.1.3小结 380

7.2掌子面地质信息数字编录识别技术 381

7.2.1现场图像测定 381

7.2.2隧道围岩的可视化技术 383

7.2.3岩体结构图像识别技术 387

7.2.4围岩的分类描述与变化 390

7.2.5小结 391

7.3掌子面稳定性监测预警 391

7.3.1监测技术的发展 391

7.3.2隧道掌子面稳定性自动监测技术 393

7.4隧道施工超前地质预报的灾害预防控体系 393

7.4.1隧道施工超前地质预报的可靠度 394

7.4.2隧道施工不良地质体类别分级 394

7.4.3隧道施工不良地质体处治预案 396

参考文献 399

第8章 综合参数与空间超前地质预报 400

8.1隧道施工地质灾害综合预报基础 400

8.1.1常见隧道施工地质灾害体的形状 401

8.1.2常见隧道施工地质灾害体的性质（充填物） 401

8.2复杂地质条件下隧道施工超前地质预报方法 402

8.2.1单参数固定排列法 403

8.2.2单参数多排列法 403

8.2.3多参数多排列法 405

8.2.4综合参数法 406

8.2.5各种参数与排列的关系 407

8.3综合参数法超前地质预报 409

8.3.1“综合参数”的理论基础 409

8.3.2“综合参数信息灾害体地质预报”的逻辑推理 410

8.3.3参数独立性原则 410

8.3.4地质灾害形状体预报的物性前提 411

8.3.5超前地质预报的“震电”效应 417

8.3.6隧道施工常见的预报模式 420

8.3.7提高预报可靠性、减少多解性、辨别虚假异常 421

8.4“长短结合”超前预报 423

8.5“洞内外兼顾”超前预报 427

8.6“综合参数+长短结合+内外兼顾”的实施 428

8.7现有预报的问题与改进 430

8.7.1存在的问题 430

8.7.2改进方法 431

8.8 USEP综合参数与空间超前预报系统 432

8.8.1 USEP21型预报仪器的研制 433

8.8.2多分量空间地震装置实现对灾害体形状探测 434

8.8.3 USEP对地质灾害体性质的探测 437

8.8.4 USEP系统的“远看轮廓近看细节”预报理念 438

8.8.5 USEP综合参数测孔技术 439

8.8.6现场应用 439

参考文献 442

第9章 超前地质预报对施工的指导意义 444

9.1超前地质预报与施工信息化的结合 444

9.1.1超前地质预报、监控量测与断面扫描的关系 444

9.1.2与围岩量测信息结合修正设计 445

9.1.3与断面扫描技术结合调整爆破参数控制超欠挖 450

9.2超前地质预报与围岩分级 453

9.2.1围岩常规分级（类）方法 454

9.2.2超前地质预报围岩细化分级方法 462

9.3超前地质预报信息与动态设计 473

9.3.1隧道施工的动态设计方法 474

9.3.2动态设计系统的构想 476

9.3.3各子系统的组成与功能 477

9.3.4超前地质预报是动态设计的核心 478

参考文献 479

第10章 典型应用实例 480

10.1在山岭隧道施工中的应用 480

10.1.1工程特点 480

10.1.2预报方法 480

10.1.3应用实例 481

10.2在地铁浅埋暗挖法施工中的应用 496

10.2.1工程特点 496

10.2.2预报方法 496

10.2.3应用实例 497

10.3超前地质预报技术在盾构机及TBM上的应用 507

10.3.1施工特点 507

10.3.2预报方法 508

10.3.3应用实例 508

参考文献 510