隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)對(duì)于查清隧道不利地質(zhì)條件、預(yù)報(bào)掌子面前方的地質(zhì)構(gòu)造和含水性、保障施工安全具有重要作用，已成為隧道施工必要的技術(shù)環(huán)節(jié)。物探法超前預(yù)觀測(cè)布置在隧道內(nèi)，面對(duì)的是復(fù)雜的三維波場(chǎng)，回波來(lái)自四面八方，縱波、橫波、面波、直達(dá)波、反射波、轉(zhuǎn)換波等震相復(fù)雜，地震記錄每一個(gè)分量上都包含縱波和橫波振動(dòng)，觀測(cè)與資料處理技術(shù)難度極大。超前預(yù)報(bào)技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用僅有十余年，還很不成熟，正在發(fā)展之中。目前的應(yīng)用良莠不齊，絕大多數(shù)的預(yù)報(bào)缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)依據(jù)，觀測(cè)與資料處理等方面還存在著嚴(yán)重的技術(shù)缺陷。特別是目前應(yīng)用的陸地聲吶、TSP203、TGP206等技術(shù)，問(wèn)題更加明顯。例如，不能區(qū)分不同方向的回波和消除側(cè)向干擾波，不能準(zhǔn)確確定掌子面前方圍巖波速分布和反射體的準(zhǔn)確位置，在沒(méi)有濾除干擾波的前提下進(jìn)行縱橫波分離和偏移成像，使偏移圖像包含虛假信息。這些技術(shù)缺陷導(dǎo)致預(yù)報(bào)位置不準(zhǔn)確，構(gòu)造圖像不真實(shí)，給超前預(yù)報(bào)工作帶來(lái)更大的風(fēng)險(xiǎn)。
        我國(guó)75%的國(guó)土為山地和丘陵，以往山區(qū)公路建設(shè)中較多采用的是大是大填大挖或盤山繞行的方案。近年來(lái)，隨著我國(guó)交通的發(fā)展，隧道的建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大.采用隧道方案能夠較大地提高線路線形標(biāo)準(zhǔn)，縮短行車?yán)锍?，還可避開(kāi)山區(qū)滑坡、崩塌、碎落等常見(jiàn)災(zāi)害，改善行車條件，并且可以避開(kāi)大面積開(kāi)挖挖擾動(dòng)山體，減少對(duì)植被的破壞，避免產(chǎn)生大量棄渣土石填充山谷河灘，有效地保護(hù)生態(tài)環(huán)境。總之，隧道方案的優(yōu)越性在實(shí)踐中已經(jīng)得到了充分的證明。我國(guó)西南地區(qū)和西北地區(qū)多為山區(qū)或丘陵區(qū)，地質(zhì)條件極為復(fù)雜，在山嶺高速公路隧道建設(shè)中經(jīng)常遇到巖溶、斷層、煤層、采空區(qū)、滑坡、富水?dāng)鄬悠扑榈炔涣嫉刭|(zhì)體和特殊地質(zhì)現(xiàn)象。為確保施工安全，保證施工質(zhì)量和進(jìn)度，必須對(duì)不良地質(zhì)體和特殊地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行超前探測(cè)預(yù)報(bào)研究。
        國(guó)內(nèi)外隧道超前預(yù)報(bào)技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用僅有十余年的歷史，是一個(gè)正在發(fā)展中的技術(shù)，特別是早期開(kāi)發(fā)的技術(shù)很不成熟。目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用的隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)方法有陸地聲內(nèi)、負(fù)視速度法、HSP水平剖面方法、TSP203、TGP206、TRT、TST等，都屬于地震法超前預(yù)報(bào)技術(shù)，是以地震反射或敢射埋論）V量礎(chǔ)，通過(guò)隧道內(nèi)的地震觀測(cè)反演掌子面前方的質(zhì)情況。要達(dá)到準(zhǔn)確、可靠預(yù)報(bào)的目標(biāo)，必須有科學(xué)的觀測(cè)方案、可靠的資料處理方法、有效的反演方法和合理的技術(shù)流程，這些就構(gòu)成了超前預(yù)報(bào)的技術(shù)核心，也稱超前預(yù)報(bào)的核心理論。這些理論問(wèn)題的內(nèi)容魚含如下5個(gè)部分：
        1)科學(xué)設(shè)計(jì)觀測(cè)方案，使記錄資料滿足掌子面前方圍巖速度分析、波場(chǎng)分離與濾除側(cè)向干擾波和盡量減少面波干擾的要求。
        2)建立科學(xué)有效的三維波場(chǎng)分離方法，即濾除側(cè)向回波與面波干擾，僅保留前方回波，保證縱橫波分離科學(xué)可靠。
        3)建立有效的圍巖波速分析方法，使圍巖速度分布、地質(zhì)構(gòu)造位置和規(guī)模的預(yù)報(bào)誤差小于10%。
        4)采用先進(jìn)的地震成像技術(shù)，充分運(yùn)用地震波的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)信息。
        5)運(yùn)用地震散射理論，提高偏移成像與速度分析分辨率，減少斜交構(gòu)造和孤立地貢體漏報(bào)的幾率。
        這5個(gè)基本理論問(wèn)題是超前預(yù)報(bào)技術(shù)的科學(xué)基礎(chǔ)，是地震法超前預(yù)報(bào)技術(shù)的關(guān)鍵組成部分。這些科學(xué)問(wèn)題的解決應(yīng)遵循如下的技術(shù)流程：首先進(jìn)行合理的觀測(cè)方案設(shè)計(jì)，保證滿足方向?yàn)V波和速度分析處理技術(shù)的要求；對(duì)觀測(cè)資料進(jìn)行預(yù)處理，包括帶通濾波、除噪音；接下來(lái)最重要的步驟是進(jìn)行三維波場(chǎng)分離，濾除側(cè)向波和面波，保留前方回皮；然后進(jìn)行縱橫波分離，確?？v橫波是來(lái)至前方的回波；然后進(jìn)行圍巖速度掃描分析，確定圍巖的速度分布；最后是在圍巖波速的基礎(chǔ)上進(jìn)行地質(zhì)構(gòu)造的偏移成像。這樣的流程可保證地質(zhì)超前預(yù)報(bào)結(jié)果的真實(shí)、準(zhǔn)確、可靠。
        國(guó)內(nèi)外隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用時(shí)間不長(zhǎng)，正處于一個(gè)發(fā)展中狀態(tài)，存在很多不成熟的地方。為了對(duì)不良地質(zhì)情況進(jìn)行有效控制，減小對(duì)工程安全、質(zhì)量和進(jìn)度的不利影響，最關(guān)鍵的問(wèn)題是要找到切實(shí)有效的技術(shù)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行超前預(yù)報(bào)。目前，國(guó)內(nèi)外隧道工程界采用的預(yù)報(bào)方法主要分為地質(zhì)分析、物探和超前鉆探三大類，其中國(guó)內(nèi)使用較多的有TSP203系統(tǒng)、探地雷達(dá)、紅外探測(cè)、陸地聲吶和大地電磁法，但預(yù)報(bào)效果好的范例不多。