在隧道施工过程中超前地质预报技术对于查清隧道不利地质条件、预报掌子面前方的地质构造和含水性、保障施工安全具有重要作用,已成为隧道施工必要的技术环节。基于地震反射理论的隧道超前地质预报技术预报长度大，工作效率高，得到了较广泛的应用，但也存在一定的技术缺陷。对于大型断裂带和岩性分界面等地质对象，因其物性差异大故反射信号强，使用基于反射理论的地质超前预报技术开展工作，难度相对较小。对于岩溶、围岩裂隙等小型地质构造的预报基于反射理论的地质超前预报技术则难以发挥作用，误报率高。在我国西南的岩溶区，大部分岩溶是以构造裂隙岩溶为主，沿断裂与构造裂隙发育。由于溶蚀、崩塌、冲蚀作用，岩溶形态复杂，多有部分填充。管道岩溶也较发育，其埋深大，形成地下暗河。这些岩溶形态复杂，体积小，表面极不规则，展布规模小于地震波长，对地震波难于形成有效的反射，地震波主要以散射形式传播。针对岩溶区地震场波的特征，利用散射波进行地质超前预报势在必行。散射波的传播规律、波场特征与反射波不同，不能应用地震反射资料处理技术处理，需要应用针对散射波的专有的处理技术。TST地质超前预报系统就是基于散射地震成像技术的地质超前预报系统。本文利用基于散射理论的TST超前预报系统并综合地质雷达等其他预报方法成功解决了岩溶地区地质超前预报的难题。
斗磨隧道位于贵州省关岭自治县境内，地处云贵高原构造剥蚀中低山区，区内地形波状起伏，隧址区内最高点位于隧道轴线南侧的山顶，海拔高程2454.3m；最低点位于隧道出口南侧的河谷中，海拔高程1142m，相对高差1312.4m。隧道穿越区域以碳酸盐、含煤地层分布为主要特征，具有剥蚀~溶蚀槽谷地貌特点。地表分布有大多裸露，溶槽、溶蚀地貌景观。
隧址区基岩大多裸露，隧道进出口及缓坡地带分布有少量覆土，隧道区地表水以山间沟水为主，水量较小，雨季时沟内水量明显增加。地下水类型主要为第四系松散土层空隙水、基岩裂隙水、岩溶水。不良地质现象主要为岩溶及岩溶水、煤层瓦斯及采空区、危岩落石等，特殊岩土为石膏，斗磨隧道因高含量的瓦斯层，被列为沪昆全线的一级风险隧道，是铁道部重点工程。本次预报斗磨隧道进口平导D1K841+495掌子面前方150m的地质情况。
3.1.1 TST数据处理结果及地质解释
通过TST数据处理中地震数据导入、坏道剔出、带通滤波、干扰信号消除、观测坐标编辑、二维方向滤波等步骤，经全局扫描和分段扫描，得到预报地段围岩的速度分布，见图3所示。
图3 斗磨隧道进口平导速度曲线
使用前方回波地震数据和分析得到的速度分布，进行深度偏移成像，得到如图4 所示的TST 构造深度偏移成像，它反映了掌子面前方的地质构造特征。
图4 斗磨隧道进口平导地质构造偏移成像
注：图中黑色小框为检波器孔和爆破孔布置点
利用图3、图4并结合地质资料分析得出斗磨隧道进口平导D1K841+495掌子面前方150m内地质情况，可划分为3段（如表1）：在D1K841+495～D1K841+526段附近围岩稳定性和完整性较差，裂隙较发育，岩体较破碎，分析存在溶洞或破碎带；在D1K841+526～D1K841+603段围岩稳定性和完整性较好，裂隙稍发育；在D1K841+603～D1K841+645段附近围岩稳定性和完整性较差，裂隙较发育，岩体较破碎，分析存在断层或软弱夹层。
该段围岩在构造偏移图上呈现红蓝组合，围岩稳定性和完整性较差，裂隙较发育，岩体较破碎，分析存在断层或软弱夹层。围岩为IV级。
根据以上预报结果，建议在施工的过程中，对围岩稳定性和完整性较差～差的地段，应加强支护。建议在D1K841+495～D1K841+526、D1K841+603～D1K841+645段采用地质雷达、红外探水仪或加深炮眼方法对掌子面前方地质灾害体分布和地下水情况进行探测。有必要时，采用多功能钻机进行超前钻探。
3.1.2 超前水平钻探测结果与TST结果对比验证
根据超前地质预报结果，施工方在掌子面进行了超前水平钻探测，探测结果为：里程D1K841+506～D1K841+517，此处存在较大溶洞，且有粘土、淤泥等填充物；里程D1K841+517～D1K841+538，此处钻杆推进速度忽快忽慢，钻孔处水为黑色，且带煤气味，初步判断此区段可能存在煤层[8]。
通过TST预报结果与超前水平钻探测结果相互对比应证，说明我们所作的建议是合理的,而在D1K841+495～D1K841+526段附近围岩稳定性和完整性较差，裂隙较发育，岩体较破碎，分析存在溶洞或破碎带,与超前水平钻探测结果基本符合。对于岩溶发育等地质构造复杂地区,利用TST超前地质预报系统对掌子面前方地质灾害体分布和地下水情况进行探测，能够有效、准确的进行隧道超前地质预报。
