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鐵路勘察設計論文范文1
【關鍵詞】鐵路工程；勘察現狀；技術研究
1引言
在經濟迅速發展的今天，交通運輸業在不斷地發展，這使得鐵路的建設也更加普遍，鐵路交通作為現今軌道交通的一種，具有省時、節能等優點，存在巨大的發展空間。但是，作為重要的交通方式之一，鐵路的建設過程中安全問題應該放在首位，這就需要在施工之前對線路進行合理的勘察。在實際鐵路的勘察過程中，也還存在著一系列的問題有待于解決，由于鐵路一般是線性分布，由一個城市連接多個城市，這就會使途中的地質和地貌有很大的變化。因此，在鐵路的勘察過程中，應該盡量減少一些不利因素對于工程的影響，為路線更好的開發奠定基礎。
2鐵路勘察的目的
鐵路工程的建設前期最重要的工作就是勘察，鐵路勘察的主要目的就是熟悉鐵路所在區域的相關情況，尤其是地質情況，并對實際情況進行掌握，只有這樣，才能使鐵路的建設人員充分了解相關情況，并預測可能出現的事故等，使這一區域的地質可以得到最大限度的開發，避開開發的不利因素。按照地質條件的不同，可以實現鐵路因地制宜的開發項目，在實現物盡其用的同時，還能保障對所在區域鐵路施工的有效管理[1]。對于鐵路的勘察，主要有以下幾點作用：第一，為幫助工程找到最佳的施工地點，可以在規劃的環節進行勘察，這就是選點的關鍵，鐵路是跨區域的施工工程，只有將各地區最適合施工的地點選好，才能保障后期的工程順利完成；第二，為建設工作更好的實施，需要勘察的過程中做好相應的規劃工作，在保障勘察資料具有一定的真實性和科學性的同時，要進行工程的可行性研究。
3鐵路勘察的現狀
當前的鐵路行業雖然發展迅速，但在施工過程中，尤其是在勘察的過程中還有許多的問題有待于解決，具體包括以下三個部分：第一，工作人員在工作中的專業性較差，這主要是由于很大一部分的工程師對于其他的一些專業缺少了解，與此同時，設計人員和施工人員的勘察知識不多，就導致對于勘察的知識和技術不夠專業，很多情況下，由于一些工作人員對于鐵路的勘察專業知識不足，但卻對勘察的工作提出了一些想法，也有設計人員對鐵路的勘察工作進行隨意安排的現象，這些情況在很大程度上阻礙了勘察結果的科學性，更有甚者，完全不尊重施工地點的情況，不做勘察就直接進行施工，這在很大程度上致使事故發生；第二，在勘察的過程中資金沒有進行合理的安排，這是由于勘察人員的技術不足以及實際勘察具有很大的難度，致使勘察的成本超過實際的勘察預算，也會影響整個鐵路施工的建設進度；第三，勘察的周期沒有進行合理的安排，鐵路的勘察工作是非常復雜的，需要一定的周期[2]。但是，在很多的鐵路工程中，經常是在工程項目進行報送時就需要提交相應的地質報告，或者是可研報告剛剛提交施工單位就要求提交相應的地質報告，這就在很大程度上導致鐵路的勘察周期縮短，勘察的結果也受到很大的影響。
4改善鐵路勘察的措施
在鐵路的勘察過程中，往往會由于很多外界因素影響到鐵路的勘察效果，本文根據這些問題給出相應的措施，具體分為以下幾個方面：第一，應該重視鐵路的勘察對于環境的影響[3]。這是由于鐵路是連接多個城市的重要運輸線路，每一個城市的環境也不盡相同。因此，在進行勘察的過程中，尤其要注意的是對于環境的影響，這種影響主要包括兩個方面：一是鐵路的勘察工作會對鐵路的周邊環境產生相應的影響，主要是由于一段鐵路的施工，可能會對這段鐵路原有的線路有一定的影響，二是鐵路的勘察會對鐵路的建設地的地質產生一定的影響，鐵路在勘察的過程中，就是對于原有的地質環境進行改變的過程，一旦施工不到位，就極有可能導致施工地點的地面出現變形等現象。第二，應該劃分好責任，這主要是清楚勘察工作的流程及技術管理，主要是由勘察單位負責來對問題進行解決。第三，對于施工方法要進行統籌管理，由于勘察要求不同，對應的巖土的勘察重點也不同，在勘察過程中應該盡量減少因目標不清晰造成的各種資源不能盡用的問題。第四，勘察應該加強與設計的聯系，這就需要勘察人員及時與設計人員進行溝通和聯系，在了解整個鐵路設計的前提下，熟悉鐵路設計中需要的參數，明確應該勘察的重點，對于勘察的項目進行有針對性的布置，減少工作成本的浪費。
5鐵路勘察的技術發展
現今的鐵路勘察技術已經逐漸的發展，本文對于勘察的幾個技術進行具體的分析：第一，測繪。測繪是鐵路勘察中最常用的也是最基礎的辦法之一，簡單來說就是在測繪知識的前提下，通過對要修建的鐵路位置進行相應的野外調查，對鐵路將要施工的區域進行相應的勘察，在勘察的同時記錄好相應的水文、地貌以及地質情況，并對這些數據加以分析和研究，通過分析的結果制定好相應的地形圖，從而達到可以幫助后期的施工工作順利進行的目的。第二，制定并完善相應的鐵路勘察管理制度。由于勘察單位不同，相應的勘察側重點和技術方法也不同，這就導致勘察的結果也不盡相同，這些因素會對鐵路的設計和使用方面產生各種不同的影響。因此，各單位應該設置相應的鐵路勘察管理機制，對已有管理制度的單位應該對其進行完善，致使鐵路相關的勘察單位具有相似的管理制度，從而在很大程度上解決這一系列的問題。第三，使用鉆探技術和坑探技術。鉆探技術和坑探技術可以有效地探明將要建造的鐵路的所在地的地質情況，并且是最重要的勘察手段之一，在鐵路工程的勘察工作中是不可缺少的。鉆探方法的使用是很廣泛的，可以根據具體地質的不同來進行具體的應用。
6結語
綜上所述，在鐵路工程的勘察過程中，可能會遇到很多問題。例如，工作人員在工作中的專業性較差，在勘察的過程中資金沒有進行合理的安排，勘察的周期沒有進行合理的安排等，針對這些問題，應該采取一系列的改進措施。例如，應該重視鐵路的勘察對于環境的影響，對于施工方法要進行統籌管理等。與此同時，本文根據現今的鐵路勘察情況，詳細敘述了幾種勘察技術的發展課題。例如，測繪技術、制定并完善相應的鐵路勘察管理制度、使用鉆探技術和坑探技術等。
【參考文獻】
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【2】工程勘察設計資質明年起網上申報審批鐵路、交通、水利等資質暫不實行[J].武漢勘察設計，2015(06):65.
鐵路勘察設計論文范文2
論文摘要：隧道工程是鐵路、公路和水利水電等大型項目中的重要工程，因地質條件不明造成隧道施工事故的危害是巨大的，加強隧道施工地質超前預報工作是非常必要的。國內外對隧道地震波超前預報技術已研究多年，筆者就這方面的現狀及進行了討論，指出了TSP儀器技術存在的不足，闡述了克服盲目性、提高科學預報的重要性，介紹了新開發的TGP隧道地震波預報系統與技術及應用效果。
隨著我國基本建設規模的擴大，隧道工程已經成為鐵路、公路和水利水電等大型項目中的重要工程。隧道工程的重要性越來越顯著，隧道工程的數量和長度明顯增加，規模不斷擴大。因此隧道工程的安全施工和貫通，是不可回避重要任務和技術難題。危及隧道工程施工的地質病害大致分為三類：1不良工程地質條件，諸如巖體的裂隙發育密集帶、構造破碎帶、巖溶發育帶、以及人工采礦造成的不良地質條件和高地應力造成的危害等；2不良水文地質條件，諸如巖溶水、構造和裂隙水等；3不良環境條件，諸如有毒有害氣體和強放射性的環境。對于以上地質問題，在隧道工程的勘察設計階段，已經投入大量的地質勘察工作，但是由于地質、地形條件的復雜性和相應勘察技術的現狀水平，以及時間、經費等條件的限制，勘察階段的地質資料一般難于達到施工階段的精度要求。國內外因地質條件不明造成隧道施工事故的教訓是不少的，例如：日本越新干線中山隧道涌水淹沒事件；前蘇聯貝加爾—阿穆爾干線上某隧道的突水事件；我國成昆線、大秦線、衡廣復線建設中，因地質問題的停工時間約占到1/3；以及不久前發生的四川某隧道瓦斯爆炸，造成重大事故和人員傷亡。以上隧道施工事故的危害是巨大的，因此強調加強隧道施工地質超前預報工作是非常必要的。
我國隧道地震波超前預報技術的研究起始于上個世紀的90年代，鐵道部第一勘測設計院物探隊提出“負視速度方法”。鐵道部第一勘測設計院是較早研究隧道地震超前預報的單位。他們在1992年7月，利用地震反射波方法對云臺山隧道進行隧道超前預報，預報成果與開挖后的隧道左壁“破碎帶”和“斷層”的位置基本一致。從上個世紀90年代初開始，我國物探技術人員一直沒有停止對隧道地震超前預報技術的研究。曾昭璜（1994）研究利用多波進行反演的“負視速度法”，這種方法利用來自掌子面前方的縱波、橫波、轉換波的反射震相在隧道垂直地震剖面上所產生的負視速度同相軸來反演反射界面的空間位置與產狀。北方交通大學的陳立成等人（1994）從全波震相分析理論和技術的角度研究隧道前方界面多波層析成像問題，進行隧道超前預報。他們的研究成果在頡河隧道、老爺嶺隧道地質預報中應用，取得預期的效果。該方法的工作原理是以地震反射波方法為基礎。工作中他們根據嫻熟的地震反射波技術進行數據采集和數據解釋，當時沒有開發出針對隧道地震預報的處理系統，同時受當時條件所限制，該項技術未能得到進一步深入研究和發展。
1995年左右鐵道部下屬單位引進瑞士“TSP202” 隧道地震波超前預報的儀器，當時曾組織系統內有關地質和物探專家在隧道工點進行了試驗，未見明顯的效果，認為其技術與“負視速度方法”基本一致，對其處理解釋系統爭議較大、認識褒貶不一，試驗工作無果而終，該設備技術的消化工作也就擱置了。時隔7年后，隧道安全施工要求進行地質預報，該儀器設備由鐵路系統的工程局又開始第二次引進，并直接用于隧道施工的預報工作?？梢哉f由于第一次引進消化工作不深入，造成第二次引進后出現：應用工作中的盲目性和簡單化，以及其他一些不正?，F象。在宜萬鐵路隧道施工中不斷出現的問題，使人們開始反思，不少論文也提出了存在的問題，鐵道部也下發文件要求科學地進行超前預報?？梢哉f短短幾年的應用實踐，人們仍然在探索著地質預報技術的進步。
隧道地震波超前預報屬于物探技術，但比地面的地震波物探技術復雜，我國的地質物探工作者一直沒有放松該技術的研究工作。北京市水電物探研究所研究地震波勘察檢測技術已經有近20年的歷史，并且是多道瞬態面波勘察技術的發明單位，生產的SWS型工程勘察與工程檢測儀器系統，已經為400多家勘察設計、高等院所廣泛應用，并且出口日本等國家。2003年該所投入人力物力研究隧道地震波預報技術，研究TGP12型隧道地質超前預報儀器，以及孔中高靈敏度三分量檢波設備，方便的孔中耦合技術，和Windows編程的數據處理軟件系統。在經過大量的預報實踐驗證后，于2005年通過了由國家隧道中心王夢恕院士組織的國內著名隧道專家的評審鑒定。該儀器系統推向市場不到2年的時間，已經有近20臺套投入到隧道超前地質預報工作中應用，反饋信息普遍受到用戶的好評。
鐵道部工程設計鑒定中心趙勇主編的《高速鐵路隧道》一書，提出隧道地質超前預報的方法有以下部分組成：①地質分析、②超前平行導坑預報法、③超前水平鉆孔法、④ 物理探測法。并闡述物理探測法與地質分析法、超前平行導坑預報法、超前水平鉆孔法相結合，解決不同地質災害的應用原則。書中介紹了國產TGP隧道地震波預報系統，聲波反射方法，地質雷達方法，紅外探水方法等。
本文就隧道地震波預報技術中的若干關鍵問題，并結合應用中的實際問題闡述如下，目的在于引起同行們討論，促進地震波預報技術理論水平的提高，促進采集數據質量的提高，促進資料的解釋推斷工作向合理化方向發展。
一、隧道地震波方法的預報原理
隧道地震預報工作利用地震反射波原理，在隧道內以排列方式激發的地震波，向三維空間傳播的過程中，遇到聲阻抗界面會產生反射波。聲阻抗是介質傳播彈性波的速度與介質密度的函數，介質的聲阻抗數值為速度與密度的乘積。因此地層中的巖性變化界面、構造破碎帶、巖溶和巖溶發育帶等界面會產生地震反射波，這種反射波被布置在隧道內的檢波器接收，輸入到儀器中進行信號的放大、數字采集和處理，實現地質預報的目的。
由此可以看出，隧道地震波預報技術是通過直接探查聲阻抗變化的界面，經過人工分析實現間接推斷地質病害的方法。
圖（2）不同夾角構造界面的地震波路徑與反射波記錄形態
圖（1）示意與隧道斜交的構造面，其地震波傳播的路徑圖，構造面上的地震波反射點在白色園內。圖（2）示意不同夾角構造面的地震波路徑與反射波記錄形態，與隧道夾角不同的構造面其反射點位置不同，地震波傳播路徑偏離隧道軸線也不同。構造面與隧道正交時地震波傳播路徑與隧道軸線平行，右圖為與隧道正交構造面產生的地震反射波記錄，根據反射波同相軸計算得到界面與檢波點之間巖體的地震波速度，該速度代表隧道圍巖的性質。由非正交條件下地震反射波記錄獲得的速度為地震波傳播路徑巖體的“視速度”，“視速度”值的大小不僅與路徑上巖體的性質有關，而且與界面和隧道的夾角有關。應用地震波預報構造面位置的計算是利用地震波在炮孔段的傳播速度，各構造面之間巖體的速度是綜合界面反射獲得的“估算速度”，不是隧道圍巖的真速度，應用中結合反射點偏離隧道軸線距離的遠近和巖體的各項異性分布綜合考慮使用。
圖（2）是理想模式的三份量地震波時距曲線形態。實際工作中采集的地震波是錯綜復雜的，理想模式的地震波是不常存在的，記錄上普遍存在有來自三維空間中多個方向的反射波，和各種形式的干擾波，這是應用技術中首先考慮的問題。
針對隧道地震波傳播的復雜性，TGP地震預報系統不僅利用地震反射波走時關系，同時采集空間地震波三分量記錄，進行地震波的極化分析與計算，該技術的突破有利于地質構造面產狀、規模和地質體性質的預報。
二、TGP隧道地質超前預報系統
隧道地震波預報的早期研究，是由研究和利用地震波在時間空間域中的運動學特征開始的，工作中認識到僅僅利用地震波運動學和動力學特征是不夠的。隧道工程的地震波在全三維環境條件下傳播，這種條件比地面上的平面半無限空間條件復雜得多，而且隧道內地震波的接收與激發測線與探測目的是近于垂直或者大角度相交的條件，因此影響在地質構造面上獲得大長度大面積的地震波信息量。針對這種狀況，預報工作僅僅利用單一模態的地震波難以勝任。因此，TGP系統強化采集地震波的多波列信息，綜合利用地震波的多波列震相信息，因此TGP系統的功能得到明顯的增強。
TGP隧道地質超前預報系統包括儀器設備和處理軟件兩大部分。其中儀器設備有TGP型儀器主機、接收傳感器、孔中定位安裝工具和電纜等。圖（3）是TGP隧道地質超前預報系統的主機。其處理軟件由地震波數據輸入與編排、空間坐標建立、能量均衡、干擾波分析與去除、觸發時差校正、譜分析、縱橫波分離、巖體速度參數計算、回波提取與偏移圖、有效波分析與衰減參數計算、極化波處理與構造產狀圖、綜合分析與繪制成果圖等模塊組成。
轉貼于
工程應用中，TGP型隧道地質預報系統對于500多米距離的構造面具有清楚的地震反射波信息，說明儀器系統具有足夠的信噪比。實際工作中考慮預報距離和分辨精度兩方面要求，預報距離一般采用150米至200米。TGP型隧道地質預報系統具有登記全部測長距離內地質構造信息的功能，利用逐次遞進的位置相關分析，和源生成果對比等處理功能，有利于去偽存真和排除異常，提高預報成果的質量。該系統2005年8月通過由國內知名隧道、地質、物探專家組成的專家組評審鑒定。專家們一致認為“TGP12儀器與相關的處理系統，性能穩定可靠，采集的波形完整，信噪比高，與國外同類儀器對比整體上具有國際先進水平，可替代進口產品?！本唧w評審意見如下：
1、TGP12是集信號放大，模數轉換，數據采集、存儲和控制為一體的密封防水防震的物探設備；優于利用微機裝配式結構的儀器，TGP12適合在惡劣的隧道環境中使用。
2、TGP12的三分量速度型檢波器具有高靈敏度，指向性強和較寬的頻帶響應等特點，因而拾取的地震波信號具有高的質量品質。TGP12孔中接收檢波器采用黃油耦合，方便、經濟、快捷。優于在鉆孔中需要錨固異型鋼導管的方式。2米長的鋼導管難于攜帶、運輸，價格昂貴，一次性使用，費事費工費財。
3、TGP12的地震波采集觸發是開路觸發方式，即信號線在雷管引爆炸藥的同時被炸斷，信號線同時開路觸發儀器采集，儀器采集無延時差，保證定位的準確性。超前預報儀器若采用起爆器電脈沖同時觸發電雷管和觸發主機采集的方案，由于電雷管起爆的延時時間難于做到一致，因此會造成儀器采集的走時誤差，這種觸發方式在我國的地震波勘探規程中明確規定不宜使用，更何況隧道巖體的速度比覆蓋層介質的速度高出幾倍以上，以巖體波速4500m/s～ 5500m/s為例計算，每一毫秒誤差會造成2～3m的預報距離誤差，一般瞬發電雷管的延時誤差不止一毫秒，因此由20多次激發的平均線計算隧道巖體速度，和利用存在誤差的時間計算距離，兩次誤差的乘積造成的誤差不容忽視。
4、TGPWIN隧道地震波處理分析軟件借鑒了已有相關軟件的長處，并充分考慮彈性波在三維空間的傳播特點，以及根據TGP儀器采集的數據格式編寫。功能特點如下：
（1）全中文界面，通俗易懂，對地震波信號的處理過程，直觀、方便，具有友好的人機操作界面。
（2）對P波、SH波、和SV波的分離完善合理，這是超前地質預報數據處理的關鍵工作之一。
（3）處理軟件具有相關部分互相檢查的功能，例如點擊偏移歸位成果圖上的反射界面位置，程序會轉到該位置界面的反射波組位置，通過分析反射波組的連續性、反射波的極性和能量，確定偏移成果的可靠性和性質。有助于去偽存真，由此及彼，由表及里，深化認識，使預報結論科學可靠。
（4）TGPWIN處理中有自動處理方式，也有手動處理方式，有深入分析異常可靠程度的追蹤功能，這樣設計既適應非物探專業的普通工程技術人員使用，又適應物探專業人員分析地震波傳播特性，對復雜地質條件進行深入研究工作的需要。
5、TGP12系統只要增加不多的配套附件和軟件模塊，就可以增加儀器用于隧道檢測的其它功能，例如：對已襯砌的隧道進行襯砌脫空檢測，檢查隧道圍巖中隱蔽的病害（巖溶）。也可以在掌子面上用錘擊的激發方式做到短距離更為精確的地質預報，因而它是一機多能的設備。
TGP12的性價比與國外同類儀器相比具有明顯的優勢。而且研發、生產在國內，用戶可以獲得及時周到的技術服務和技術支持，以及儀器維修等方面的方便性。
三、工程應用實例
宜萬鐵路涼風亞隧道的巖性為灰巖， TGP12型儀器與進口TSP203儀器進行了同點試驗，預報成果如下，見圖（4）、圖（5）。
鐵路勘察設計論文范文3
摘要：本文主要針對青蘭高速山西段黃土高邊坡的具體情況，在邊坡穩定的前提下，建立不同的坡體設計模型，并對所得模型進行比較分析得出其高邊坡的最優設計。
關鍵詞：黃土高邊坡 穩定 比較分析
0 前言
由于黃土獨特的物質組成、結構及其所處的地貌和構造環境，在切割強烈、地形起伏較大的黃土溝壑和塬、梁、峁區修建高速公路，因技術要求和條件限制，不得不進行大量的開挖，形成髙陡的公路黃土邊坡。
1 試驗段概況
試驗段地處黃河中游，位于山西西南邊隅，呂梁山南端，東以石頭山、金崗嶺、姑射山為界與蒲縣、堯都區、鄉寧接壤，西臨黃河與陜西宜川相望，南以下張尖為界與鄉寧昌寧鎮相接，北以處壑溝為界與大寧相臨。
試驗段邊坡位于黃土低中山區，微地貌為中緩坡，陡坎，路線左側為劉家溝，沿路線走向地勢右高左低，地面總體向劉家溝傾斜。植被發育，主要為荒草灌木，分布于整個路塹范圍內。
2 邊坡優化理論
本文將采取“陡坡寬臺”的設計理念，即在保持邊坡總坡率不變的情況下，合理的減少原設計中每一級坡的高度并且增加其單級坡的的坡角。與此同時，增加其各平臺的寬度并達到所要求的總坡率。對原坡型進行設計比較，以便找到更適合各區的公路黃土高邊坡的合理坡型。
3 優化方案
以三種不同坡型對原坡型進行設計，其具體設計如下所示：
（1）原坡型:第一級坡高8m，坡率為1:0.5，平臺寬4m；第二級坡高8m，坡率為1:0.75，平臺寬2m；其余每8m高設一級，每級邊坡坡率為1:0.75，并設2m寬平臺。在32m和40m高處設8m和4m的寬平臺（圖3-1）。
（2）方案一:第一級坡高8m，坡率1:0.4，平臺寬度4m；其余每4m高設一級，每級邊坡坡率1:0.4，并設2m寬平臺。在16m、32m和40m高處設4m、6m和6m寬平臺（圖3-2）。
（3）方案二:第一級坡高8m，坡率1:0.3，平臺寬度4m；其余每4m高設一級，每級邊坡坡率1:0.3，并設2m寬平臺。在16m、24m、32m和40m高處設4m、4m、8m和6m寬平臺（圖3-3）。
（4）方案三:第一級坡高8m，坡率1:0.5，平臺寬度3m；其余每4m高設一級，每級邊坡坡率1:0.5，并設2m寬平臺。在32m和40m高處設6m和6m寬平臺（圖3-4）。
3-1 山西省原公路邊坡設計 圖3-2 1:0.4坡型設計
圖3-3 1:0.3坡型設計 圖3-4 1:0.5坡型設計
4 優化經濟對比
由于坡率和坡高的不同會引起坡型的改變，從而導致土石方的削方量不同，使其工程預算也隨之改變。然而，預算的不同往往能影響投資者和施工者對該工程的期望和施工。因此，設計一個結構上穩定、經濟上合理、外觀上美觀的邊坡是至關重要的，本文對不同坡率的設計坡型與原坡型在其削方量上進行對比，其對比結果如表4.1所示。
表4.1 不同坡率的設計坡型與原坡型在削方量上對比
根據山西省工程預算定額的規定，按要求根據上述的匯總數據對以上四種不同坡型的土坡進行工程預算，其中包括直接工程費、施工技術措施費、施工組織措施費、綜合費用、規費、稅金及總價等一系列的資費。其總預算如表4.2所示。
5 結論
在坡體穩定的基礎上，對原設計和優化設計的四種不同的坡型經過經濟比對可知，坡率為1:0.3的坡型所需的預算最少，原設計方案所需的預算最高，坡率為1:0.4和1:0.5的坡型所需的預算居中，達到對坡體進行優化的效果。
參考文獻：
[1]中華人民共和國行業標準.公路路基設計規范（JTJ013-95）.人民交通出版社，1995.11
[2]交通部第二公路勘察設計院.路基（第二版）.人民交通出版社，1995.11
[3]交通部鐵路第一設計院.鐵路地質手冊.人民交通出版社，1995.11
鐵路勘察設計論文范文4
論文摘要：隧道工程是鐵路、公路和水利水電等大型項目中的重要工程，因地質條件不明造成隧道施工事故的危害是巨大的，加強隧道施工地質超前預報工作是非常必要的。國內外對隧道地震波超前預報技術已研究多年，筆者就這方面的現狀及進行了討論，指出了TSP儀器技術存在的不足，闡述了克服盲目性、提高科學預報的重要性，介紹了新開發的TGP隧道地震波預報系統與技術及應用效果。
隨著我國基本建設規模的擴大，隧道工程已經成為鐵路、公路和水利水電等大型項目中的重要工程。隧道工程的重要性越來越顯著，隧道工程的數量和長度明顯增加，規模不斷擴大。因此隧道工程的安全施工和貫通，是不可回避重要任務和技術難題。危及隧道工程施工的地質病害大致分為三類：1不良工程地質條件，諸如巖體的裂隙發育密集帶、構造破碎帶、巖溶發育帶、以及人工采礦造成的不良地質條件和高地應力造成的危害等；2不良水文地質條件，諸如巖溶水、構造和裂隙水等；3不良環境條件，諸如有毒有害氣體和強放射性的環境。對于以上地質問題,在隧道工程的勘察設計階段，已經投入大量的地質勘察工作，但是由于地質、地形條件的復雜性和相應勘察技術的現狀水平，以及時間、經費等條件的限制，勘察階段的地質資料一般難于達到施工階段的精度要求。國內外因地質條件不明造成隧道施工事故的教訓是不少的，例如：日本越新干線中山隧道涌水淹沒事件；前蘇聯貝加爾—阿穆爾干線上某隧道的突水事件；我國成昆線、大秦線、衡廣復線建設中，因地質問題的停工時間約占到1/3；以及不久前發生的四川某隧道瓦斯爆炸，造成重大事故和人員傷亡。以上隧道施工事故的危害是巨大的，因此強調加強隧道施工地質超前預報工作是非常必要的。
我國隧道地震波超前預報技術的研究起始于上個世紀的90年代，鐵道部第一勘測設計院物探隊提出“負視速度方法”。鐵道部第一勘測設計院是較早研究隧道地震超前預報的單位。他們在1992年7月，利用地震反射波方法對云臺山隧道進行隧道超前預報，預報成果與開挖后的隧道左壁“破碎帶”和“斷層”的位置基本一致。從上個世紀90年代初開始，我國物探技術人員一直沒有停止對隧道地震超前預報技術的研究。曾昭璜（1994）研究利用多波進行反演的“負視速度法”，這種方法利用來自掌子面前方的縱波、橫波、轉換波的反射震相在隧道垂直地震剖面上所產生的負視速度同相軸來反演反射界面的空間位置與產狀。北方交通大學的陳立成等人（1994）從全波震相分析理論和技術的角度研究隧道前方界面多波層析成像問題，進行隧道超前預報。他們的研究成果在頡河隧道、老爺嶺隧道地質預報中應用，取得預期的效果。該方法的工作原理是以地震反射波方法為基礎。工作中他們根據嫻熟的地震反射波技術進行數據采集和數據解釋，當時沒有開發出針對隧道地震預報的處理系統，同時受當時條件所限制，該項技術未能得到進一步深入研究和發展。
1995年左右鐵道部下屬單位引進瑞士“TSP202”隧道地震波超前預報的儀器，當時曾組織系統內有關地質和物探專家在隧道工點進行了試驗，未見明顯的效果，認為其技術與“負視速度方法”基本一致，對其處理解釋系統爭議較大、認識褒貶不一，試驗工作無果而終，該設備技術的消化工作也就擱置了。時隔7年后,隧道安全施工要求進行地質預報,該儀器設備由鐵路系統的工程局又開始第二次引進，并直接用于隧道施工的預報工作。可以說由于第一次引進消化工作不深入，造成第二次引進后出現：應用工作中的盲目性和簡單化，以及其他一些不正?，F象。在宜萬鐵路隧道施工中不斷出現的問題，使人們開始反思，不少論文也提出了存在的問題,鐵道部也下發文件要求科學地進行超前預報。可以說短短幾年的應用實踐,人們仍然在探索著地質預報技術的進步。
隧道地震波超前預報屬于物探技術，但比地面的地震波物探技術復雜，我國的地質物探工作者一直沒有放松該技術的研究工作。北京市水電物探研究所研究地震波勘察檢測技術已經有近20年的歷史，并且是多道瞬態面波勘察技術的發明單位，生產的SWS型工程勘察與工程檢測儀器系統，已經為400多家勘察設計、高等院所廣泛應用，并且出口日本等國家。2003年該所投入人力物力研究隧道地震波預報技術，研究TGP12型隧道地質超前預報儀器，以及孔中高靈敏度三分量檢波設備，方便的孔中耦合技術，和Windows編程的數據處理軟件系統。在經過大量的預報實踐驗證后，于2005年通過了由國家隧道中心王夢恕院士組織的國內著名隧道專家的評審鑒定。該儀器系統推向市場不到2年的時間，已經有近20臺套投入到隧道超前地質預報工作中應用，反饋信息普遍受到用戶的好評。
鐵道部工程設計鑒定中心趙勇主編的《高速鐵路隧道》一書，提出隧道地質超前預報的方法有以下部分組成：①地質分析、②超前平行導坑預報法、③超前水平鉆孔法、④物理探測法。并闡述物理探測法與地質分析法、超前平行導坑預報法、超前水平鉆孔法相結合，解決不同地質災害的應用原則。書中介紹了國產TGP隧道地震波預報系統,聲波反射方法，地質雷達方法，紅外探水方法等。
本文就隧道地震波預報技術中的若干關鍵問題，并結合應用中的實際問題闡述如下，目的在于引起同行們討論，促進地震波預報技術理論水平的提高，促進采集數據質量的提高，促進資料的解釋推斷工作向合理化方向發展。
一、隧道地震波方法的預報原理
隧道地震預報工作利用地震反射波原理，在隧道內以排列方式激發的地震波，向三維空間傳播的過程中，遇到聲阻抗界面會產生反射波。聲阻抗是介質傳播彈性波的速度與介質密度的函數，介質的聲阻抗數值為速度與密度的乘積。因此地層中的巖性變化界面、構造破碎帶、巖溶和巖溶發育帶等界面會產生地震反射波，這種反射波被布置在隧道內的檢波器接收，輸入到儀器中進行信號的放大、數字采集和處理，實現地質預報的目的。
由此可以看出，隧道地震波預報技術是通過直接探查聲阻抗變化的界面，經過人工分析實現間接推斷地質病害的方法。
圖（2）不同夾角構造界面的地震波路徑與反射波記錄形態
圖（1）示意與隧道斜交的構造面，其地震波傳播的路徑圖，構造面上的地震波反射點在白色園內。圖（2）示意不同夾角構造面的地震波路徑與反射波記錄形態，與隧道夾角不同的構造面其反射點位置不同，地震波傳播路徑偏離隧道軸線也不同。構造面與隧道正交時地震波傳播路徑與隧道軸線平行，右圖為與隧道正交構造面產生的地震反射波記錄，根據反射波同相軸計算得到界面與檢波點之間巖體的地震波速度，該速度代表隧道圍巖的性質。由非正交條件下地震反射波記錄獲得的速度為地震波傳播路徑巖體的“視速度”，“視速度”值的大小不僅與路徑上巖體的性質有關，而且與界面和隧道的夾角有關。應用地震波預報構造面位置的計算是利用地震波在炮孔段的傳播速度，各構造面之間巖體的速度是綜合界面反射獲得的“估算速度”，不是隧道圍巖的真速度，應用中結合反射點偏離隧道軸線距離的遠近和巖體的各項異性分布綜合考慮使用。
圖（2）是理想模式的三份量地震波時距曲線形態。實際工作中采集的地震波是錯綜復雜的，理想模式的地震波是不常存在的，記錄上普遍存在有來自三維空間中多個方向的反射波，和各種形式的干擾波，這是應用技術中首先考慮的問題。
針對隧道地震波傳播的復雜性，TGP地震預報系統不僅利用地震反射波走時關系，同時采集空間地震波三分量記錄，進行地震波的極化分析與計算，該技術的突破有利于地質構造面產狀、規模和地質體性質的預報。
二、TGP隧道地質超前預報系統
隧道地震波預報的早期研究，是由研究和利用地震波在時間空間域中的運動學特征開始的，工作中認識到僅僅利用地震波運動學和動力學特征是不夠的。隧道工程的地震波在全三維環境條件下傳播，這種條件比地面上的平面半無限空間條件復雜得多，而且隧道內地震波的接收與激發測線與探測目的是近于垂直或者大角度相交的條件，因此影響在地質構造面上獲得大長度大面積的地震波信息量。針對這種狀況，預報工作僅僅利用單一模態的地震波難以勝任。因此，TGP系統強化采集地震波的多波列信息，綜合利用地震波的多波列震相信息，因此TGP系統的功能得到明顯的增強。
TGP隧道地質超前預報系統包括儀器設備和處理軟件兩大部分。其中儀器設備有TGP型儀器主機、接收傳感器、孔中定位安裝工具和電纜等。圖（3）是TGP隧道地質超前預報系統的主機。其處理軟件由地震波數據輸入與編排、空間坐標建立、能量均衡、干擾波分析與去除、觸發時差校正、譜分析、縱橫波分離、巖體速度參數計算、回波提取與偏移圖、有效波分析與衰減參數計算、極化波處理與構造產狀圖、綜合分析與繪制成果圖等模塊組成。
工程應用中，TGP型隧道地質預報系統對于500多米距離的構造面具有清楚的地震反射波信息，說明儀器系統具有足夠的信噪比。實際工作中考慮預報距離和分辨精度兩方面要求，預報距離一般采用150米至200米。TGP型隧道地質預報系統具有登記全部測長距離內地質構造信息的功能，利用逐次遞進的位置相關分析，和源生成果對比等處理功能，有利于去偽存真和排除異常，提高預報成果的質量。該系統2005年8月通過由國內知名隧道、地質、物探專家組成的專家組評審鑒定。專家們一致認為“TGP12儀器與相關的處理系統，性能穩定可靠，采集的波形完整，信噪比高，與國外同類儀器對比整體上具有國際先進水平，可替代進口產品?！本唧w評審意見如下：
1、TGP12是集信號放大，模數轉換，數據采集、存儲和控制為一體的密封防水防震的物探設備；優于利用微機裝配式結構的儀器，TGP12適合在惡劣的隧道環境中使用。
2、TGP12的三分量速度型檢波器具有高靈敏度，指向性強和較寬的頻帶響應等特點，因而拾取的地震波信號具有高的質量品質。TGP12孔中接收檢波器采用黃油耦合，方便、經濟、快捷。優于在鉆孔中需要錨固異型鋼導管的方式。2米長的鋼導管難于攜帶、運輸，價格昂貴，一次性使用，費事費工費財。
3、TGP12的地震波采集觸發是開路觸發方式，即信號線在雷管引爆炸藥的同時被炸斷，信號線同時開路觸發儀器采集，儀器采集無延時差，保證定位的準確性。超前預報儀器若采用起爆器電脈沖同時觸發電雷管和觸發主機采集的方案，由于電雷管起爆的延時時間難于做到一致，因此會造成儀器采集的走時誤差，這種觸發方式在我國的地震波勘探規程中明確規定不宜使用，更何況隧道巖體的速度比覆蓋層介質的速度高出幾倍以上，以巖體波速4500m/s～5500m/s為例計算，每一毫秒誤差會造成2～3m的預報距離誤差，一般瞬發電雷管的延時誤差不止一毫秒，因此由20多次激發的平均線計算隧道巖體速度，和利用存在誤差的時間計算距離，兩次誤差的乘積造成的誤差不容忽視。
4、TGPWIN隧道地震波處理分析軟件借鑒了已有相關軟件的長處，并充分考慮彈性波在三維空間的傳播特點，以及根據TGP儀器采集的數據格式編寫。功能特點如下：
（1）全中文界面，通俗易懂，對地震波信號的處理過程，直觀、方便，具有友好的人機操作界面。
（2）對P波、SH波、和SV波的分離完善合理，這是超前地質預報數據處理的關鍵工作之一。
（3）處理軟件具有相關部分互相檢查的功能，例如點擊偏移歸位成果圖上的反射界面位置，程序會轉到該位置界面的反射波組位置，通過分析反射波組的連續性、反射波的極性和能量，確定偏移成果的可靠性和性質。有助于去偽存真，由此及彼，由表及里，深化認識，使預報結論科學可靠。
（4）TGPWIN處理中有自動處理方式，也有手動處理方式，有深入分析異?？煽砍潭鹊淖粉櫣δ?，這樣設計既適應非物探專業的普通工程技術人員使用，又適應物探專業人員分析地震波傳播特性，對復雜地質條件進行深入研究工作的需要。
5、TGP12系統只要增加不多的配套附件和軟件模塊，就可以增加儀器用于隧道檢測的其它功能，例如：對已襯砌的隧道進行襯砌脫空檢測，檢查隧道圍巖中隱蔽的病害（巖溶）。也可以在掌子面上用錘擊的激發方式做到短距離更為精確的地質預報，因而它是一機多能的設備。
TGP12的性價比與國外同類儀器相比具有明顯的優勢。而且研發、生產在國內，用戶可以獲得及時周到的技術服務和技術支持，以及儀器維修等方面的方便性。
三、工程應用實例
宜萬鐵路涼風亞隧道的巖性為灰巖，TGP12型儀器與進口TSP203儀器進行了同點試驗，預報成果如下，見圖（4）、圖（5）。
由以上成果圖可以看出：在DK53+322—DK53+346；DK53+370—DK53+380；DK53+390—DK53+420三處存在構造異常，其中DK53+322—DK53+346、DK53+370—DK53+380兩處的Vsh波比Vp波反射幅度大，推斷以上兩處構造帶存在有充水或巖溶發育的可能性、。此結論經過日后的隧道開挖證明完全正確。在隧道施工的《變更設計建議書》中結論：“在隧道左壁的DK53+322段發現巖溶，溶蝕帶寬度為2.5米，溶蝕帶穿過隧道拱頂至右壁的DK53+340米段，并向邊墻外延伸，雨后DK53+322處溶洞有較大水量流出，DK53+339處溶洞有少量滲水。該段圍巖較破碎，節理發育，受溶洞影響，拱頂巖層出現楔體破壞、掉塊”。
TGP12型隧道地質預報系統在云南水富高速公路冷水溪隧道，宜萬鐵路王家嶺隧道、涼風埡隧道，青島海濱高速仰口隧道，重慶地區數條公路隧道，以及武廣客運專線大瑤山隧道等工程使用，獲得滿意的預報效果。
1、隧道地震波超前預報的概念解釋
隧道地震波超前預報技術翻譯成英語是“TunnelSeismicPrediction”，簡稱“TSP”。在我國《客運專線鐵路隧道施工技術指南》的第5.0.8條使用了“TSP”縮寫詞。一般規程中使用縮寫英語字母表示某種技術是正常的事情，但是在隧道地質超前預報工作中卻出現被歪曲利用的現象，把“TSP技術”歪曲解釋成“TSP***儀器”。這種現象對隧道超前預報技術的應用，造成了不良的影響。在有的地方和部門的隧道施工招標和設備招標工作文件中也存在把“TSP技術”歪曲解釋成“TSP***儀器”的現象，這是對隧道地震波預報技術缺乏科學認識。
因此，正確認識：“TSP技術”即隧道地震波超前預報技術，有益于正確執行我國的現行隧道規程規范和法規，有益于隧道工程的招投標工作，有益于隧道地震波預報技術的進步，有益于誠實誠信的預報技術服務。
2、隧道地震波預報中的接收與激發問題
在隧道地震預報工作中，有的采用把接收與激置在隧道的洞壁上，這種做法不妥當。眾所周知，洞壁的表面波傳播較強，對地震反射波會形成不容忽視的干擾。同時鉆爆施工影響洞壁巖體松動，局部超欠挖使得洞壁巖體不平整和完整性差，接收檢波器和激發點受局部巖體影響大，地震波的傳播和衰減比較復雜，嚴重影響地震波記錄的一致性，大大降低有效波的信噪比。因此不宜采取在洞壁激發與接收的做法。
有關
在洞壁激發和接收中面波的干擾問題，原清華大學聲學教研室的沈建國教授曾經作過物理模型試驗，見圖（6）。模型設計在隧道前方有一個溶洞，洞徑與隧道斷面相當，分別在洞壁的4個深度布置接收排列。
圖（7）是洞壁采集的地震波記錄，圖（8）是在洞壁一定深度內采集的地震波記錄。圖中：藍色直線Vp表示直達縱波；藍色曲線Vp1表示溶洞的反射縱波；紅色直線Vr的后面表示面波。由圖（7）與圖（8）對照可以看到：圖（7）面波Vr幅度強，溶洞的反射波無法分辨；圖（8）的面波Vr幅度大大減弱，溶洞的反射波較清晰的表現出來。這個模型試驗的結果明確說明面波的干擾在鉆孔一定深度呈現減弱的趨勢。因此，在隧道地震波超前預報檢測工作中，采取孔中激發和接收技術措施壓制面波非常必要，是提高反射回波記錄信噪比質量的重要環節。
TGP隧道地震波預報系統的接收和激發，結合現場施工的方便性，要求鉆孔的深度為2.0米。鉆孔中采用炸藥爆炸產生震源，控制使用小藥量炸藥，在有條件的地方盡量使用高爆速炸藥，同時在孔中充水的條件下爆炸。在充水的條件下爆炸有以下好處：易于產生高頻地震波，提高分辨率；同時爆炸泄放到隧道內的爆炸聲音小，減弱隧道管波的干擾能量；爆炸時水由孔中噴出的過程有益于產生水平偏振，加強橫波的能量，有利于地震預報工作中實現采集高質量的多波信息，實現多波多參數的預報目的。鉆孔中接收，采用具有高指向性和高靈敏度的三分量接收探頭安置在鉆孔的底部，通過耦合劑實現與鉆孔壁的直接接觸，檢波器信號輸出采用軟電纜，和采用吸聲軟材料封堵鉆孔口等措施，對于高保真地接收地震有效波信號，減少產生干擾波環節等方面很有益處。
3、隧道地震波預報中的干擾波
在隧道地震波采集過程中，存在著多種干擾波，對此必須有明確地認識。例如：對頭隧道施工和鄰洞施工的干擾波；地表地形和來自其他方向的反射波干擾；洞內電磁波干擾；以及接收裝置設計不當產生的干擾波等等。正確認識干擾波和產生的原因，才會采取正確的措施獲得高質量的現場地震波記錄。下面重點討論隧道管波的干擾問題。
隧道管波由激發孔爆炸時聲波泄放到隧道中產生，被接收傳感器接收造成對記錄的干擾，見圖9。
圖中地震記錄50毫秒以下出現的呈斜線“黑點”，在右圖中斜線用“紫線”表示，由記錄上的時距線計算“紫線”表示的速度為340m/s，該線以下的波（左半圖中黑色部分）為空氣中傳播的聲波，我定義這種波為“隧道管波”，“隧道管波”出現后覆蓋其后出現的地震反射波?！八淼拦懿ā狈鹊拇笮∨c激發和接收條件有關，“隧道管波”在地震記錄上出現的位置與采集偏移距離有關。該紫色線位置為偏移距離為20m的“隧道管波”出現位置。圖中藍色線表示速度為4500m/s的前行縱波和反射縱波，紅色線表示速度為2500m/s的前行橫波和反射橫波。上部的藍色線Vp和紅色線Vs分別表示由震源向前傳播的直達縱波與橫波。下部的多條藍色線Vp100、Vp150、Vp200分別表示掌子面前方100米、150米、200米距離處構造面的反射縱波，多條紅色線Vs100、Vs150分別表示掌子面前方100米、150米距離處構造面的反射橫波。由圖看出有30%地震道的反射縱波和50%以上地震道的反射橫波淹沒在“隧道管波”的干擾中。如果隧道圍巖的縱波速度低于4500米/秒、橫波速度低于2500米/秒，將會有更多的地震道淹沒在“隧道管波”的干擾中，其中影響橫波的程度更為嚴重，這種現象嚴重影響縱、橫波雙參數預報。
我提出隧道管波的嚴重干擾問題，希望引起足夠的重視，加強地震波檢測理論的學習，克服對有效波和干擾波不加區分，盲目按照流程進行處理的做法，才可以糾正成果中以夾雜干擾波假象進行預報的局面。
在京西梨園嶺隧道TGP206與TSP200在同一次預報中進行試驗對比，發現TSP200儀器采集的記錄中有嚴重的隧道管波，TGP206儀器采集的記錄中無隧道管波。兩臺儀器工作中使用同一批24炮震源和在同一位置接收，采集的地震波記錄出現如此之大的區別，關鍵在TSP200儀器的接收裝置設計不合理。我分析過近百個TSP203與TSP200儀器采集的記錄文件，記錄上普遍存在著“隧道管波”，檢查數據處理的過程中也未見對干擾波進行處理，而是作為地震反射波數據參與了處理，隧道管波干擾的假象混雜在預報成果圖中。近幾年，我看到的使用TSP203和TSP200資料發表的預報文章中，其現場采集的偏移距離（接收到最近激發炮之間的距離）普遍使用15米或者20米，炮孔之間的距離為1.5米至2米左右。在隧道管波干擾的情況下，這種布置采集的記錄見圖（9），記錄上的隧道管波是構成對有效波預報的嚴重干擾。我們對以如上參數采集的記錄作個初步的分析，假設巖體條件為完整的微風化硬巖，以巖體的縱波速度為4500米/秒，橫波速度為2500米/秒計算，未受隧道管波干擾的距離：縱波成果為120米左右，橫波成果為60米左右。以現行TSP200或者TSP203雙參數預報的做法評論，其未受隧道管波干擾的預報距離為60米左右。如果巖體條件降低，雙參數預報的距離還要大打折扣。如果按預報150米距離分析，其中有90米左右的距離中包含有隧道管波的假象資料。請有關使用者自己檢查已經處理過的文件，分析我的結論是否有道理。也不妨召開一個有代表性，而且能夠深度研究隧道地震波預報技術的會議，研討是否存在隧道管波干擾的問題和改進措施。
我提出一個不得已而為之的方法，供大家思考。根據各種波傳播路徑和速度差異的原理，即隧道管波在隧道內的空氣中傳播，其速度低，地震波在巖體中傳播其速度高，現場采用加大偏移距離進行預報數據的采集方法，利用巖體的地震波速度明顯高于空氣中聲波速度的條件，使隧道管波下移，延遲隧道管波在地震波記錄出現的時間，加大反射波接收的時間窗口，可以起到加大預報距離的目的。圖（10）下部標注有20、30、40的三條紫色線分別表示：偏移距離為20米、30米、40米情況下的隧道管波的出現位置。由圖可見，如果采用40米的偏移距離，隧道管波下移，反射波的時間窗口加大，在巖體為完整微風化硬巖的條件下，縱波反射基本上不受干預，橫波反射受影響的地震道約為30%。這種方法的不利點是偏移距離加大會影響到地震波頻率的降低和能量的衰減，但是權衡利弊，實現“隧道管波”下移的方法，避開隧道管波的干擾，無疑是一個不壞的辦法。
隧道管波在記錄上的幅度與激發泄放到隧道中的能量，以及接收裝置系統對隧道管波的壓制能力有關?！八淼拦懿ā碑a生的源頭在激發，在激發孔沒有注滿水、或激發孔太淺的條件下，激發能量會大量泄放到隧道內。因此，注意改善激發條件有利于減弱隧道管波的干擾。
有關是否可以采取濾波方式處理“隧道管波”的問題。“隧道管波”的頻率與激發條件、接收裝置條件、以及隧道圍巖的性質等有關系，也存在接收裝置系統在受震條件下產生次生震蕩波，綜合起來的干擾波比較復雜。通過濾波方式處理不宜實現濾除目的，如果采用的濾波參數不合理，還會產生改變地震波信息造成其它成果假象的可能性。
4、隧道埋深與預報距離
有一位從事海底隧道地震波超前預報的工程師向我詢問有關預報距離的問題，海底隧道在基巖和海底的沉積地層中穿過，如果基巖面的起伏較大，這一類情況與地面上的淺埋隧道一樣。在隧道地震超前預報中，海底地形界面和起伏的基巖面同樣是地震波的反射面，因此，地形界面和土石界面產生的反射波，與地質構造面產生的反射波均會被儀器接收并疊加在一起，造成地震波記錄復雜化。所以，在海底隧道或者淺埋隧道進行超前預報時，要綜合考慮上述影響，合理確定預報的距離。一般在無法剔除地形等界面反射波影響的條件下，控制預報距離小于隧道埋藏深度為宜，對于大于埋深的距離預報要慎重。
5、關于圍巖參數的預報問題
關于隧道圍巖參數的預報問題，應該明確兩個問題：一是地震波預報方法獲得圍巖參數的原理和作用；二是利用圍巖參數變更隧道圍巖級別的合理性。
地震波預報方法獲得的基本參數是縱波速度和橫波速度，其他參數均是由此計算得到的二級參數。利用地震波方法求取速度參數計算的過程中，速度數值與介質本身和反射界面的角度兩個變量有關系。在地震波預報求取速度的過程中，以測量段（炮孔段）巖體速度為基本參考值，計算中同時考慮巖體反射界面的反射幅度強弱作為計算因素，帶有相關比較的性質，因此得到的速度數值稱為估算速度，利用估算速度曲線的分布作為分析相鄰巖體的定性比較具有一定的合理性。但是，它既不是常規地震波勘探中的均方根速度，也不是巖體的真速度。
地質界面與隧道的關系，地質界面正交隧道軸線的情況應該說是個別的，普遍存在的應該是與隧道存在夾角的情況，因此普遍存在的是地震反射波路徑與隧道軸線不重合，地質界面與隧道的夾角越小（以正交為90度），地震波路徑與隧道軸線的夾角越大，即地震波路徑偏離隧道越遠。因此，利用地震反射波路徑方向上的速度代表隧道圍巖，存在不合理性，因為地質巖體具有的非均質、非連續和各向異性是不容忽視的。
在明確地震波預報獲取的速度含義以后，我們來分析利用該速度進行“隧道圍巖彈性波分級法”和變更隧道圍巖級別的問題?！八淼绹鷰r彈性波分級法”顧名思義，是隧道圍巖彈性波的一個分級方法，而不是隧道圍巖地質分級的全部。勘察設計報告中圍巖級別的結論是綜合考慮：隧道通過地帶巖體的工程地質、水文地質、隧道埋深與地應力，以及隧道圍巖彈性波參數等多方面的資料做出的，僅僅利用預報獲得的巖體參數變更圍巖的級別存在著片面性。
舉例說明如下：圖（11）是TSP203儀器預報成果圖中的一部分，圖中上半部分三項參數的直方圖，由上而下為巖體分段的縱、橫波速度參數值；巖體的密度值；和巖體的彈性模量值。圖的下半部分為反射界面的分布圖。以圖中的反射界面線與隧道里程線的交點為序，統計反射界面與隧道軸線的夾角，匯總成表1。
序號
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
里程
2084
2092
2104
2108
2109
2116
2136
2152
2164
2184
2188
夾角
45°
75°
70°
65°
75°
80°
80°
70°
90°
70°
80°
以表1中最后兩個界面的里程和夾角，根據隧道地震反射波傳播理論，采用作圖方法，繪制的地震反射波的射線路經，分別見圖（12）。
上圖的預報距離為100米：圖中序號11的界面在2188里程，構造面與隧道夾角80°，其地震射線與隧道夾角10°～15°，反射段偏離隧道距離32～37米；圖中序號10界面在2184里程，構造面與隧道夾角70°，其地震射線與隧道夾角20°～30°，反射段偏離隧道距離49～59米。如果以正常預報距離150米計算，反射段偏離隧道的距離達到70～80米。地震波射線與隧道軸線方向不同，射線路經與隧道軸線也不具備重合條件，而且偏離隧道50至80米多米以外，這樣的速度資料作為隧道掌子面前方圍巖的速度不具備代表性，以此變更隧道圍巖的分級則更無道理。至于圖中提供的其他巖體動參數，例如：動彈性模量、動剪切模量、動泊松比和巖體密度值等參數，皆由巖體縱波和橫波速度計算而來，擺在報告中也就是一堆動參數。況且在沒有具體巖體動靜參數對比資料的基礎上，如何使用也存在問題。
我認為隧道地震波超前預報，應該是以預報地質災害和不良地質條件為主，以估算速度參數定性評價圍巖地質條件為輔的方法。
鐵路勘察設計論文范文5
[關鍵詞]土木工程 應用型 實踐 教學基地
[文獻標識碼]A
一、引言
預計到2015年，我國高等教育毛入學率將達到36%，中國在高等教育進入大眾化時代，培養高素質應用型人才成為高等院校的重要任務[1]。而實踐教學基地是學生實踐教學主要載體，加強實踐教學，促進理論教學發展是社會發展的需要，是產學研結合大勢所趨[2]。目前我國高校就業形勢嚴峻，相當一部分學生畢業找不到工作，而同時企業卻也存在招不到人的情況。一部分土木工程專業本科畢業生想出國留學、考研深造和進設計院等，但隨著本科畢業生越來越多，這些需求單位趨于飽和使得需求量越來越小，而從事建筑施工、監理、等行業，但部分學生由于缺乏工程實際而無法勝任工作[3-4]。我校土木工程專業（含鐵道與城市軌道、隧道與地下工程兩個專業方向）雖然歷史不太長，但發展十分迅速，做為東北唯一一所以軌道交通為特色的本科院校，2010年被評為國家特色專業，一直非常重視實踐教學質量，通過教學改革立項等方式不斷推進實踐教學研究，從整體上保證學生從入學到畢業四年實踐教學不斷線，以實踐環節為主要載體，培養學生的實踐、科研及創新能力。
二、目前實踐教學基地建設存在的弊端
近年來，我國高校各土木工程專業一直都很重視實踐教學基地建設，從各級領導到學院的各位老師，也深知實踐教學對于土木工程專業的重要性，但也實施過程中也存在著這樣那樣的弊端，影響實踐教學的效果。
（一）大學生缺少吃苦耐勞的精神，重理論輕實踐
土木工程專業是一門實踐性很強的學科，同時也是比較艱苦的行業，尤其是施工單位。而目前在校大學生大部分都是九零年左右的青少年，從小很少吃苦，對于施工一線的辛苦有點望而卻步，雖有時參與到具體工程中，但也只是走馬觀花，徒有形式，認為只需要把課本上的內容學明白就行，將來工作后再具體實踐也不遲，這是極端錯誤的一種認識[5]。
（二）實踐教學模式存在弊端，內容形式單一
目前大部分教師還是采用傳統的講授方式進行授課，有些課程設計、生產實習等實踐環節理論講授較多，讓每位同學都參與的機會較少，教師在唱獨角戲，沒有形成互動的學習氛圍。學生學習的積極性不高，而且由于近年來各高校擴招嚴重，學校的教學實驗設備、場地等嚴重滯后，也影響了實踐教學的效果。實踐教學基地大部分也是不太固定，每屆學生的生產實習、畢業設計等環節和實踐結合機會不多，影響了學習效果。
（三）實習教學的短期性、分散性、低效性
目前土木工程專業培養方案中一般安排3周左右的生產實習，時間較短，還沒融入到實際生產中實習就結束了。而且目前大部分施工單位不愿接受學生集中實習，擔心學生實習會影響工程進度，害怕出現安全事故。所以就分散指導和管理，實習效果常常要打折扣。
（四）缺少雙師型教師
目前我國高校在引進人才時存在著一個通病就是：強調高學歷高學位，缺乏對教師工程背景和工程實踐經驗的要求。理論水平很高的缺乏實際經驗，而有豐富實際經驗的則學歷和科研水平不一定高，而我國高校選擇教師時通常偏重較高的科研理論水平。這些高學歷的教師基本是從學校到學校，沒有經歷過社會實踐，缺乏工程素質，在指導學生的實踐環節上底氣不足或指導不到位，這個因素大大影響了學生實踐能力的培養。
三、我校實踐教學基地建設舉措與主要內容
我校土木工程專業做為國家特色專業，越來越重視實踐教學的，并采取許多措施保證實踐教學基地建設效果，力求使我校的土木工程專業畢業生有著鮮明特點、適應能力強，為我國的鐵路建設和振興東北老工業基地做貢獻。
（一）制定為實踐教學基地建設創造有力條件的培養方案
實施重視實踐教學基地建設人才培養方案，2010版新培養方案的修訂過程中，我們特意減少了理論課時，從2460學時減為2240學時，加強了實踐環節的安排，實踐環節學分由30學分提高到40學分，并對影響實踐環節的教學環節進行了修改：比如將第8學期的兩門選修課提前到第7學期，而將第七學期的生產實習調到第8學期，這樣就使最后一學期就僅有生產實習和畢業設計兩個實踐環節，沒有理論教學，為學生理論聯系實踐提供了一個很好的平臺。而且學生除了在學校簽訂協議的實踐教學基地實習外，還鼓勵學生到畢業簽約單位實習半年或一年，這樣相當于學生在正式畢業之前已經工多了半年到一年的時間，對于學生畢業后盡快適應工作崗位起到了很好的效果。
（二）建立校企戰略合作機制，為學生實習就業提供良好的平臺
近年來，我校土木工程專業同行業內二十多家相關單位簽訂了實踐教學基地協議：勘察設計單位和大連市政設計院、檢測單位同遼寧省水工勘察設計院、施工單位同中鐵九局中鐵十三局、監理單位同大連天意工程監理有限公司、工程造價咨詢同華東工程咨詢有限公司等單位建立了良好的合作關系?；セ莼ダ?，優勢互補。企業為學生提供了良好的實踐環境，學生通過頂崗掛職為企業提供技術服務，同時企業還有優先選聘人才的機會。實習結束后，實習單位根據學生實習表現和學生意愿擇優錄取到單位工作，起到了雙贏的效果。
（三）學生實習實踐成績雙導師評價制度
學生的生產實習、畢業設計等在實踐教學基地完成的環節，成績要由學校帶隊老師和實踐教學基地指導老師共同協商確定，并充分尊重基地指導老師的意見。在合作企業開辟畢業論文答辯場。答辯委員會成員由學校教師和實踐教學基地技術負責人組成，根據論文內容向學生隨機提問，答辯結束后，答辯委員會根據學生分析與解決問題的能力、工作量、工作態度和論文質量以及答辯中的表現給出成績，而且實踐基地指導教師成績權重不低于50%。
（四）鼓勵專業教師和校外企業合作，為實踐教學基地建設提供平臺
僅去年一年，我校土木工程專業就和中鐵九局大連工程處、中鐵十三局一處、大連天意工程監理有限公司等6家單位簽訂了實踐教學基地協議，為180余名學生安排了生產實習，并解決了50多名同學的畢業設計，其中30余名同學還和教學基地單位簽訂了就業協議，使學校培養的學生能在生產經營第一線學習到先進生產的前沿技術和先進的管理經驗，打造學生畢業—上崗無縫對接。取得了良好的效果。
五、結語
土木工程專業的學科特殊性決定了實踐教學環節對于培養學生的重要性。安全問題最重要。安全問題永遠是擺在第一位的，永遠是最重要的事情。而且由于土木工程專業的特殊性，安全問題更不能掉以輕心。很多單位不愿意接受學生實習實踐，很主要的原因就是擔心安全問題。借助振興東北、大連市全域城市化的良好契機，積極和企業合作，做好實踐教學基地的建設工作，為我校服務地方經濟、振興東北培養出培養高素質的、符合國家特色專業要求的應用型人才！
基金項目：遼寧省省級教改項目：鐵道與城市軌道工程專業建設及人才培養模式的探索與研究（遼教[2009]141號）
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鐵路勘察設計論文范文6
[關鍵詞]高等職業教育 應用型本科 人才培養模式
[作者簡介]宋奇吼（1972- ），男，江西萍鄉人，南京鐵道職業技術學院鐵道供電系主任，副教授，碩士，研究方向為高等職業教育。（江蘇 南京 210031）李學武（1972- ），男，河南焦作人，鄭州鐵路職業技術學院電氣工程系副主任，副教授，碩士，研究方向為高等職業教育。（河南 鄭州 450052）
[課題項目]本文系交通職業教育教學指導委員會2011年全國交通職業教育科研立項項目“電氣化鐵道技術專業人才培養方案和課程標準的研究與實踐”的研究成果之一。（項目編號：2011B31，項目主持人：宋奇吼）
[中圖分類號]G717 [文獻標識碼]A [文章編號]1004-3985（2014）12-0026-03
為貫徹落實《關于全面提高高等教育質量的若干意見》（教高[2012]4號）、《教育部關于推進高等職業教育改革創新引領職業教育科學發展的若干意見》（教職成[2011]12號），以及教育部召開的“現代職業教育體系建設國家專項規劃編制座談會”精神，依據江蘇省教育廳《關于組織申報2012年江蘇省現代職業教育體系建設試點項目的通知》（蘇教高[2012]5號），按照 “提升高職學校服務產業發展能力，探索高端技能型人才系統培養模式”的要求，蘇州大學與南京鐵道職業技術學院兩校選擇“電氣工程與自動化（電氣化鐵道技術）”專業作為試點改革項目，采取“3+2”分段培養模式聯合進行應用型本科層次高端技能人才培養的探討與實踐。
蘇州大學與南京鐵道職業技術學院基于兩校戰略合作的基礎，充分利用行業優勢、高職院校實訓資源優勢、應用型本科的學科優勢，取長補短，實施人才培養全程合作，為貫通高職教育與應用型本科人才培養進行了有效探索。為適應江蘇經濟轉型與升級，滿足社會對本科層次應用型高端技能人才的需求，兩校擬探索培養專業基礎扎實、專業技能突出、綜合素質優良、滿足地方經濟發展需要的本科層次應用型高端技能人才，以期為推動地方區域經濟的發展發揮更大的作用。
一、高職本科分段培養的社會行業背景
1.軌道交通供電產業急需本科層次的應用型高端技能人才。我國正在從“制造業大國”向“創造大國”轉變，迫切需要大量高層次應用型人才。我國高職教育雖然在發展規模、內涵建設和教學質量等方面有較大的提升，但在創新型人才培養方面存在不足，與社會和經濟發展對高端技能人才的需求仍有較大的差距。進入21世紀以來，我國城市軌道交通事業進入歷史最快發展時期，江蘇省各城市地鐵建設如火如荼，南京地鐵更是躍居國內城市地鐵行業前列。江蘇省地處長三角，城市軌道交通發達，城市軌道交通產業已成為江蘇省十大支柱產業之一。隨著青奧會的臨近，南京地鐵建設也進入了高峰期。與此同時，中國鐵路行業步入了黃金發展期，路網建設全面鋪開，時速350千米動車組等世界一流的高速鐵路技術裝備大量使用，我國高鐵技術水平和建設規模均處于國際領先水平。長三角地區從2006年7月京滬線電氣化改造開通以來，先后建成開通了京滬高鐵、滬寧城際、合寧城際、京滬線等重要電氣化干線，電氣化營業里程為892.3千米。電力牽引具有非常明顯的技術經濟綜合優勢，牽引動力電氣化已成為鐵路技術改革的方向，是實現鐵路現代化的重要步驟。
隨著軌道交通行業的快速發展，軌道交通供電技術也同步發展，大量新設備、新工藝、新方法廣泛使用，高端技術裝備水平與現有人員較低素質之間的矛盾尤為突出，現場企業急需基礎厚實、技能精湛的高端技能人才。目前在全國范圍尤其是長三角地區，軌道交通供電產業的應用型高端技能人才不管在數量還是質量上均處于奇缺狀態，人才招聘的普遍做法是相互高薪挖人，人才匱乏已經影響到軌道交通企業的正常安全運行。高職與普通本科分段培養項目能夠很好地滿足目前企業對應用型高端技能人才的迫切需求。
2.高職與本科分段培養的特點。第一，具有本科層次培養的特點。強調學科體系的完整，提倡寬口徑、厚基礎的培養目標，其優勢是學生的自學能力和崗位遷移能力較強；缺點是學生的專業技能尤其是動手能力存在一定的欠缺。本科層次的學生畢業后一般從事管理工作，實際動手能力很難得到有效培養。
第二，具有專科層次培養的特點。以工作崗位所需的知識能力來構建課程體系，課程設置針對性較強，著重于學生職業能力的培養，其優勢是學生的實際動手能力較強，能夠實現畢業即可上崗的培養目標；缺點是學生知識面較窄，理論知識較為薄弱，崗位遷移能力弱。
第三，高職與本科分段培養的特點。高職與本科分段培養本科層次應用型高端技能人才，根據培養目標統籌制定對口專業理論知識與技能訓練課程銜接貫通的教學體系，針對軌道交通供電系統的特點，采用“3+2”人才培養模式，培養學生具備扎實的理論知識，滿足崗位所要求的分析能力和實踐動手能力。在“3+2”培養模式中，?？齐A段重在培養學生檢修維護方面的知識和能力，本科階段重在培養學生在設計、工程技術管理方面的知識和能力，由此構成本?？品侄闻囵B中，理論與技能銜接貫通的人才培養體系。?？齐A段的三年學習，側重培養學生的實踐動手能力，前兩年半時間主要通過校內學習使學生系統掌握軌道交通供電系統的原理、結構和檢修維護方面的知識；后半年時間安排學生在軌道交通運營企業進行頂崗實習，并結合實際完成畢業論文，進一步提高學生的實踐動手能力和工作適應能力，結合現場實際發現自身存在的不足。本科階段兩年的學習，以理論提升為重點，培養學生的分析、設計和管理能力，掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法，通過一年半的學習使學生具備一定的科學研究、技術開發的能力，最后半年安排學生的畢業實習、畢業設計。此階段要求學生在完成頂崗實習和?？贫萎厴I論文的基礎上，進一步提高本專業技術領域的分析設計能力和較強的工程意識，具備一定的實際工作能力和決策能力，能夠在軌道交通供電運營、勘測設計、施工、咨詢、監理等企業從事技術與管理工作。
3.現有基礎和特色。采取高職與本科分段培養本科層次的應用型高端技能人才，能有效整合江蘇的教學資源，充分發揮高職教育與應用型本科教育各自的優勢，培養高層次的職業技術人才，有利于職業教育的科學、健康發展，具有很強的現實意義。蘇州大學與南京鐵道職業技術學院采取“3+2”分段模式，培養本科層次的應用型“電氣工程與自動化（電氣化鐵道技術）”高端技能人才，既符合地方經濟發展的需求，又具有較強的可操作性。
二、高職本科分段培養目標
針對軌道交通供電系統的特點，充分利用基于工作過程的項目化課程改革成果，依托既有的深度校企合作辦學模式，根據培養目標統籌制定對口專業理論知識與技能訓練課程銜接貫通的教學體系，探索“3+2”本專科分段培養的高端技能人才培養模式，建成在國內具有示范效應的高職本科專業，提高學生的就業競爭力。
三、高職本科分段培養措施
1.構建本?？曝炌ǖ恼n程體系。本專業課程體系設置充分利用了行業優勢、高職院校實訓資源優勢、應用型本科學的科優勢培養的特點，將高職教育與應用型本科人才培養銜接起來。以“厚基礎、重實踐”為課程體系的建設思路，設置針對軌道交通供電企業的崗位群分析，根據企業現場的崗位群實際工作過程歸納出崗位典型工作任務，提煉學習情境，設置專業學習課程，借助本科院校完整的學科體系和深厚的師資力量，合理安排課程體系。
第一，基礎課程和專業基礎課程的設置。為避免教學資源的重疊和浪費，對于專科階段和本科階段均需開設的基礎課程和專業基礎課程，可在專科階段開設并達到本科階段的培養深度，本科階段不再重復開設相應課程。
第二，專業課程的設置。在設置課程時，系統設計專業課程與教學內容，注重研究課程的內在聯系，形成條塊清晰而相互融合的課程體系結構。涉及本專業的專業課程可分為四類：電子技術課程、計算機應用技術課程、設備檢修維護課程、設計管理課程，其中，設備檢修維護課程和設計管理課程是?？齐A段的核心課程，能夠很好地體現高職與本科階段貫通的辦學思路，使學生掌握軌道交通供電系統的原理和結構，著重培養學生的維護、檢修等實踐動手能力；本科階段通過設計管理課程的學習，培養學生的分析、設計和管理能力，使其具備實際工作能力和管理能力。
第三，實踐課程的設置。針對軌道交通供電系統的特點，為了滿足軌道交通行業供電技術管理崗位所要求的分析能力和實踐動手能力，能夠解決行業特有的技術多樣性、具體性和綜合性問題，重點突出了高職和本科階段貫通的實踐能力和綜合素養的培養。
?？齐A段三年的學習，要側重培養學生的實踐動手能力，以軌道交通供電行業崗位群所需的知識能力來構建課程體系，堅持“做中學”“做中教”，基于工作過程的項目化教學，依托深度校企合作等行之有效的人才培養模式來提高學生的實際動手能力。應通過校內學習，使學生系統地掌握軌道交通供電系統的原理、結構和檢修維護方面的知識；安排學生在軌道交通運營企業進行生產實習，使學生了解軌道交通運營企業的文化，熟悉軌道交通運營企業的管理特點，并結合實際完成畢業論文，進一步提高自身的實踐動手能力和分析能力以及工作適應能力。?？齐A段的畢業論文以應用性為導向，選題類型以報告型觀察型和實驗型為主，以解決企業生產環節存在的小型課題，培養學生在實踐中運用所學專業知識分析問題和解決問題的能力。
本科階段兩年的學習，前一年半以理論提升為重點，培養學生的科研能力，分析、設計和管理能力，掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法，通過設計課程的學習使學生具備一定的勘察設計、項目咨詢管理的能力。最后半年安排專業生產實習、畢業設計。專業生產實習階段要求學生在完成?？齐A段生產實習和本科理論課程學習的基礎上，進一步提高本專業技術領域系統的分析能力、管理能力和工程意識，使學生經過一定的工程實踐訓練，具有一定的實際工作能力和決策能力，能夠勝任軌道交通供電運營、勘測設計、施工、咨詢、監理等企業的技術與管理工作。本科階段的畢業設計以學術性為導向，選題類型以理論型、綜合型和評述型為主，結合本專業生產、科技的前沿和急需解決的新問題，注重理論應用創新、實驗方法創新和手段創新、技術應用創新等，以培養鍛煉學生的綜合能力、自學能力、探索和鉆研能力。
2.構建本?？曝炌ǖ膶I實踐條件。根據專業研究規劃，整合現有資源，依托現有專業實踐條件，不斷加大實踐條件的投入，改善專業實踐條件。
3.提升服務社會能力。結合本專業特點，依托現有的深度校企合作，在社會需求導向基礎上，開展應用性的科研并加快產業化進程，力爭在3～5年形成一批具有行業影響力的應用層面的產業化研究成果。
四、高職與本科分段培養的特色
1.依托深度校企合作，以綜合能力培養為主線，實施工學結合的人才培養模式。針對軌道交通供電系統的特點，依托華東地區軌道交通供電企業，實現混編師資團隊、實訓資源和校企文化三大資源有效共享，校企雙方共同設計人才培養方案、實施人才培養和質量評價，采用從理論到實踐再上升到理論最后再實踐的螺旋式培養模式，使學生具備扎實的理論知識以及較強的實踐動手能力。在?？齐A段，側重培養學生的實踐動手能力，理論學習服務于能力培養，圍繞“入學初期，走入鐵路，感知職業；入學中期，深入鐵路，熟悉工作；畢業前期，融入鐵路，勝任崗位”三次實習，與專業課程一起構建職業素養與職業能力培養的遞進平臺。學生通過生產實習和畢業設計，帶著問題進入本科階段的學習，著重提高理論知識結構，培養分析、設計和管理的能力，在掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法后，通過課程設計、畢業實習、畢業設計，具備設計、開發和決策能力，達到高端技能人才的培養目標。
2.針對崗位的主要工作項目，進行基于工作過程的項目化教學模式改革。在高職教學中，本專業基于工作過程的項目化教學模式改革已取得成功經驗，在此基礎上，通過歸納提煉面向專業的就業崗位群的典型工作任務，形成專業學習課程，構建本專業課程體系，滿足軌道交通供電行業對高端技能人才的需求。在專業主干課程教學實施中，以過程評價和企業第三方評價作為課程的主要評價依據。
3.實施高職本科雙證書制度。在牽引供電安全與規則、變電所一次設備檢修與維護、變電所二次設備檢修與維護、電力線路、電工技術實習、綜合實訓等課程中，融入電工進網作業許可證（高壓）內容，達到應知應會，幫助學生在畢業前獲得電工進網作業許可證（高壓）證書。
五、結語
當前，隨著我國的社會進步和經濟轉型，高等職業教育的層次結構迫切需要上移，以適應區域產業轉型升級和發展的需要。在現有的高職院校中進行部分本科職業教育的試點工作，探索高職本科分段培養本科層次高端技能型人才培養模式，實現高職與應用型本科人才培養的貫通銜接，對于培養高端技能型人才、拓展我國高職教育層次和完善職業教育體系，具有重要意義。
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