在巴基斯坦东北部的高山深谷中，一条直径8.5米的钢铁巨龙正在喜马拉雅余脉的岩层中艰难前行。尼鲁姆·杰鲁姆水电站的NJ-TBM隧道工程，最大埋深达2000米，穿越地质构造异常复杂的区域。对任何隧道工程而言，前方的地质未知都是最大风险。

 

传统方法的局限与TST的技术突破

隧道掘进机施工对地质预报的要求极为苛刻。传统方法如Beam系统受侧向构造影响大，TSP等技术又存在误报漏报问题，均难以满足TBM施工的精度需求。

TST隧道地质超前预报技术通过创新性的空间观测系统和散射波成像原理，实现了地质预报从“推测”到“成像”的质变。该系统在隧道两侧布设检波器和震源，形成立体观测网络，通过采集地震散射信号并运用专有算法处理，生成直观的地质结构图像。图2 TST技术的观测系统

实战验证：NJ-TBM项目的成功应用

在NJ-TBM项目中，TST系统准确预报了掌子面前方100米范围的地质情况：

前30米：图像显示红蓝条纹交替频繁，波速约3600m/s，预报为破碎岩体

30-65米：无明显反射界面，波速升至4700m/s，预报为完整岩层

65-100米：再次出现红蓝交替，波速降至3700m/s，预报地质条件转差

 

图3 TST纵波偏移图像

 

图4 TST速度变化图像

实际验证结果完全吻合：

TBM运行参数显示，在预报破碎段推力减小、贯入度增加，在完整段则相反

开挖揭露的地质情况与预报一致：前段为破碎褐色砂岩，中段为完整灰色砂岩，后段为含石膏层的褐色灰岩。

 

图5 TST预报结果与TBM贯入度、推力参数对比

TST技术的核心优势

精准成像能力：直接生成地质结构图像，不同颜色清晰标示断层、破碎带和岩性分界面，预报结果直观易懂。

强抗干扰性：独特的波场分离技术有效滤除TBM施工振动干扰，确保数据可靠性。

高适应性：观测系统完全适应TBM施工环境，布设灵活，不干扰正常掘进作业。

工程实用性：从数据采集到结果输出仅需4-6小时，预报距离达100-150米，满足施工决策的时间要求。

 

工程价值：从风险预警到施工优化

TST技术的应用价值已在多个重大工程中得到验证：

风险精准防控：提前识别不良地质体，为支护方案优化和设备参数调整赢得宝贵时间，显著降低卡机、涌水等重大风险。

施工效率提升：基于前方地质条件动态调整掘进参数，在良好岩层段可提高掘进效率20%-30%。

成本控制优化：差异化支护设计避免过度支护，材料成本可降低15%-25%。

总结：

TST技术的成功并非孤例，而是同度工程物探技术体系发展的一个缩影。围绕基础设施安全探测，已形成包括道路空洞探测、桥梁CT诊断、混凝土缺陷成像等在内的完整技术链条，为工程建设全过程提供可靠的技术保障。