錢七虎，現任軍委科技委顧問、解放軍陸軍工程大學教授、博士生導師，2018年度國家科學技術獎得主。長期從事防護工程及地下工程的教學與科研工作，解決了孔口防護等多項難點的計算與設計問題，率先將運籌學和繫統工程方法運用於防護工程領域。 

主持完成了《21世紀中國城市地下空間發展戰略及對策》《我國重要經濟目標防護措施及對策》等多項國家咨詢課題；作為首席科學家主持完成了國家自然科學基金重大項目《深部岩石力學基礎研究與應用》研究。

曹國侯，博士，陸軍研究院工程設計研究所高級工程師，全軍知名工程專家，專業技術3級，專業技術少將軍銜；第十三屆全國人大代表，中國科學技術協會第九次全國代表大會代表，全國優秀科技工作者，軍隊高層次科技創新人纔工程“科技領軍人纔”。長期從事戰場工程建設及研究，解決了一繫列制約戰場工程建設的關鍵技術難題，特別是在高原無植被地區國防工程偽裝技術、國防工程地質預測及質量無損檢測等方向有深入研究，並取得一繫列重大研究成果；先後榮獲軍隊科技進步一等獎3項、二等獎9項和國家發明專利8項。

劉浩，高級工程師，雲南航天工程物探檢測股份有限公司創始人、董事長。長期從事橋梁和隧道工程無損檢測與地質災害三維探測研究及管理工作。承擔“國防工程地質預測及質量無損檢測繫統”“三維成像隧道地質超前預報成套技術研究”等軍隊、雲南省科研項目20餘項，榮獲軍隊科技進步一等獎1項，發表科技論文10餘篇。

第1章緒論1

1.1工程地球物理勘探概述/3

1.1.1工程地球物理勘探概念/3

1.1.2工程地球物理勘探方法及應用/3

1.1.3工程地球物理勘探任務/4

1.1.4工程地球物理勘探主要特點/5

1.1.5我國工程地球物理勘探發展歷程/5

1.2國內外工程地球物理勘探現狀分析/6

1.2.1國內工程地球物理勘探及檢測技術現狀/6

1.2.2國內外工程地球物理勘探及檢測設備現狀/7

1.2.3國內外工程地球物理勘探及檢測發展趨勢/7

1.3復雜地質條件下隧道探測技術發展展望/9

第2章隧道復雜地質條件與探測技術11

2.1隧道復雜地質條件/14

2.2隧道地質病害/18

2.3復雜地質條件的探測新技術/20

2.3.1地震波法/20

2.3.2電法/22

第3章隧道地質構造的三維超前預報技術27

3.1國內外隧道地質構造超前預報技術評析/29

3.2地下圍岩三維波場理論/32

3.2.1地震波基本理論/32

3.2.2地震波法三維隧道地質超前預報理論/48

3.3三維隧道地質超前預報信號處理及成像/63

3.3.1三維隧道地質超前預報信號處理/63

3.3.2三維隧道超前地質預報成像理論/88

3.4三維隧道地質超前預報繫統/92

3.4.1三維隧道地質超前預報信號采集繫統/92

3.4.2三維地質超前預報技術成像軟件/100

3.4.3三維隧道地質超前預報分析軟件/106

3.5典型案例/118

3.5.1三維隧道超前預報繫統在隧道中的應用1/118

3.5.2三維隧道超前預報繫統在隧道中的應用2/122

3.5.3三維隧道超前預報繫統在隧道中的應用3/124

3.5.4三維隧道超前預報繫統在隧道中的應用4/125

第4章隧道圍岩含水性三維探測技術127

4.1國內外隧道超前探水技術評析/129

4.2大功率電測深三維超前預報技術/130

4.2.1高密度電法/130

4.2.2大功率電測深三維探測原理及工作方法/132

4.3地質雷達三維探測技術/138

4.3.1地質雷達探測原理/138

4.3.2地質雷達三維探測觀測繫統及方法/140

4.4典型案例/143

4.4.1大功率電測深三維探測技術在某隧道的應用/143

4.4.2地質雷達三維探測技術在某隧道的應用/145

第5章隧道邊仰坡的三維探測技術149

5.1隧道邊仰坡特點/151

5.1.1隧道邊仰坡特點概述/151

5.1.2隧道邊仰坡穩定性影響因素/151

5.2典型案例/152

5.2.1高密度電法在某隧道的應用/152

5.2.2高密度電法在某隧道的應用/162

第6章隧道盾構的三維探測技術169

6.1城市地鐵盾構法施工/171

6.2地震反射與散射聯合成像技術的基本原理/171

6.3典型案例/175

6.3.1淺層地震反射與散射聯合成像在某淺層隧道的應用/175

6.3.2地質雷達三維探測技術在市政工程的應用/177

第7章隧道突發地質災害後的三維探測技術181

7.1隧道突發地質災害後的三維探測技術方法/183

7.1.1地震CT探測技術/183

7.1.2高密度電法探測技術/184

7.1.3地質雷達探測技術/185

7.2典型案例/186

7.2.1地震CT技術和高密度電法在雲南某高速公路隧道的

應用/186

7.2.2地震CT技術在雲南某高速公路隧道的應用/196

7.2.3高密度電法和地震CT在某隧道的應用/207

7.2.4高密度電法在某隧道的應用/213

7.2.5地質雷達法在河北某隧道的應用/219

7.2.6地質雷達法在某隧道的應用/222

參考文獻227

本書作為“復雜地質與環境條件下隧道建設關鍵技術叢書”之一，旨在為從事岩土工程的廣大技術人員了解隧道地質三維探測技術成果及其應用情況、開展相關研究，提供借鋻和指導，主要面向具有一定實踐經驗的工程技術和科技人員，也可供研究生學習和高年級大學生拓展閱讀。

截至2017年底，我國已建成公路隧道16229座、15285km，鐵路隧道14547座、15326km，我國已成為世界隧道大國。特別是在國家“一帶一路”倡議引領下，隧道工程作為交通建設中的關鍵節點，又將迎來新的建設高峰。

然而，在地質條件、施工環境、結構形式越來越復雜多變的情況下，隧道工程建設的安全管控風險越來越高。隧道工程施工的安全風險源於地質情況不明，難以針對性地制定防範措施，以避免突泥湧水、塌方冒頂等重大安全事故。廣大隧道工程建設者迫切期盼能有一種科學的探測方法，直觀、準確地預報隧道內的地質情況，便於制定合理可行的施工方案，降低工程施工風險，提高施工效率，節約建設投資。

地質超前預報是隧道施工安全的重要保障。地球物理方法探測範圍廣、效率高、對施工影響小，在國內外地質超前預報中得到廣泛應用。隧道地質超前預報采用的地球物理方法主要有地震波法和電法。現有方法在隧道建設中發揮了積極的作用，但也存在一定的局限性，比如多采用一維或二維觀測方式，探測精度低、直觀性差。本書著者及其科研團隊在現有超前預報技術的基礎上，開發了隧道三維探測成套設備和技術，提高了探測精度，實現了探測成果的三維可視化，並在工程實踐中進行了大量的成功應用。

本書是著者及其研究團隊多年理論成果和工程應用的總結，主要以著者主持的科研項目“國防工程地質預測及質量無損檢測繫統”為基礎，並結合了雲南航天工程物探檢測股份有限公司的部分研究和應用成果。全書從理論到實踐，圖文並茂，輔以大量的工程案例，全面介紹了隧道復雜地質地球物理探測的新理論、新方法與新技術，重點闡述了地震波法三維探測、大功率電測深三維探測、地質雷達三維探測等創新技術。

全書共分7章。第1章介紹了隧道地質探測的理論、探測技術現狀和發展趨勢；第2章梳理分析了復雜地質條件和現行的探測技術；第3章繫統闡述了地震波法三維探測理論、信號采集與分析方法、信號處理和成像技術，介紹了著者主持開發的成套設備和相關軟件以及應用實例；第4章闡述了隧道圍岩含水性三維探測原理，介紹了大功率電測深三維探測技術和地質雷達三維探測技術以及應用實例；第5章介紹了隧道邊仰坡的三維探測技術，分析了影響邊仰坡穩定的因素以及探測應用實例；第6章介紹了隧道盾構的三維探測技術及其應用情況；第7章結合工程典型案例，詳細介紹了三維探測技術與方法在隧道突發地質災害後的應用和效果。

在編寫本書過程中，得到了李曉研究員、王運生教授、張維平教授級高工、趙永貴研究員的大力支持和指導，謹對他們表示衷心的感謝！

隧道地質三維探測新技術在國內仍處於積極探索和發展階段，且屬於交叉學科範疇。由於時間倉促和著者認識上的局限性，本書疏漏和不當之處在所難免，懇請廣大讀者不吝賜教。

著者