在隧洞掘进中,常遇到充水断层、充泥充水溶洞、充水陷落柱、破碎带、软弱地层等水体不良地质体,这些不良地质体可能造成突水突泥、塌方等突发事件,严重影响施工速度,甚至造成重大的安全事故。开展地质超前预报工作就显得尤为重要。目前国内外多采用地质学方法与物探方法相结合并辅以超前钻探等来实现超前地质预报。用于超前地质预报的物探方法主要有,TSP法、地质雷达法、地震负视速度法、陆地声纳法、HSP声波反射法等,这些方法在应用中各有所长。但是目前在施工中,探测掌子面前方的水体病害方面,尚是一个待攻克的难题 本文在现有隧道超前地质预报方法的基础上,引进了一种新的隧道超前地质预报的方法—瞬变电磁法。瞬变电磁法对低阻充水断层、充泥充水溶洞、充水充泥破碎带等不良地质体反映灵敏。本文通过对瞬变电磁法在隧道探测中关键技术的研究,解决了隧道背景影响和装置自身过渡过程影响等关键技术问题,成功地将瞬变电磁法用于隧道超前地质预报。资料解释方法选择适合隧道内地电模型的等效导电平面法,并且在m参数提取这一环节中引入遗传算法进行了改进,从而减小解释的等值范围,提高解释的精度。 本文中列举了不同类型隧道中瞬变电磁法超前地质预报的应用效果。宜万线八字岭隧道探测范围内裂隙发育,充填为泥质。预报结果与开挖结果吻合证明瞬变电磁法对于充泥裂隙反应灵敏。锦屏水电枢纽工程辅助洞探测范围内掌子面以及侧壁上大量出水,开挖后证明为裂隙水。探测结果与开挖结果吻合,说明瞬变电磁法对于充水裂隙反应灵敏。奉节长凼子隧道中遇到的是特大充水充泥溶洞,探测结果与实际情况吻合很好。因此,可以说明瞬变电磁法对于探测掌子面前方充水充泥溶洞是有效的。探测结果中可以看出,对于有一定宽度的充水、充泥裂隙、溶洞瞬变电磁探测精度在10%以内。 隧道内地电模型的数字模拟以及实例验证结果均表明,应用瞬变电磁法进行隧道超前地质预报是有效的、成功的。