隧道施工過(guò)程中應(yīng)用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)儀器開(kāi)展超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，探測(cè)掌子面前方地質(zhì)環(huán)境，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)不良地質(zhì)體位置，可提前做好應(yīng)對(duì)措施，保障施工安全。

　　近日，由四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司（簡(jiǎn)稱四川公路設(shè)計(jì)院）所屬四川省交通工程檢測(cè)設(shè)備計(jì)量檢定站作為第一編寫(xiě)單位牽頭編寫(xiě)，中鐵西南科學(xué)研究院有限公司、國(guó)家道路與橋梁工程檢測(cè)設(shè)備計(jì)量站參與編寫(xiě)的四川省地方校準(zhǔn)規(guī)范《彈性波超前地質(zhì)預(yù)報(bào)儀校準(zhǔn)規(guī)范》（JJF（川）1872—2021）（簡(jiǎn)稱《規(guī)范》）發(fā)布，并將于3月1日起實(shí)施。

　　《規(guī)范》規(guī)定了預(yù)報(bào)儀的計(jì)量方法，解決了交通運(yùn)輸行業(yè)預(yù)報(bào)儀無(wú)法溯源的問(wèn)題，為后續(xù)編寫(xiě)國(guó)家規(guī)范奠定了基礎(chǔ)。

　　調(diào)研設(shè)備廠家 開(kāi)展試驗(yàn)論證

　　四川屬于多山地丘陵地區(qū)，隧道、地下工程、城市軌道等在省內(nèi)交通建設(shè)項(xiàng)目中占比較大。這類(lèi)結(jié)構(gòu)物均屬隱蔽工程，常受巖爆、大變形、斷層裂隙、涌水突泥、巖溶等各種不良地質(zhì)影響。

　　為了解掌子面前方地質(zhì)條件，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，預(yù)報(bào)不良地質(zhì)體的位置，需要使用彈性波超前地質(zhì)預(yù)報(bào)儀進(jìn)行預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)。預(yù)報(bào)儀通過(guò)振源發(fā)出機(jī)械波，同時(shí)接收遇到波阻抗差異反射的有效波，分析其形成的時(shí)域或頻域曲線，以此來(lái)判斷前方地質(zhì)情況。

　　彈性波超前地質(zhì)預(yù)報(bào)儀技術(shù)難度大，國(guó)內(nèi)近年才逐漸發(fā)展應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)生產(chǎn)。目前，國(guó)內(nèi)尚無(wú)預(yù)報(bào)儀計(jì)量檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范，其物理量無(wú)法溯源到國(guó)家計(jì)量基標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致其測(cè)量的物理量準(zhǔn)確度不一致，性能難以評(píng)價(jià)。

　　基于此，四川公路設(shè)計(jì)院等單位的編寫(xiě)組人員用一年多時(shí)間，調(diào)研了國(guó)內(nèi)5個(gè)主流設(shè)備廠家，開(kāi)展了大量艱難繁瑣的施工現(xiàn)場(chǎng)和室內(nèi)試驗(yàn)論證，完成了《規(guī)范》的編寫(xiě)。

　　明確參數(shù)范圍 保證設(shè)備準(zhǔn)確

　　《規(guī)范》依據(jù)《國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫(xiě)規(guī)則》（JJF 1071—2010）要求編寫(xiě)，內(nèi)容包括九個(gè)章節(jié)和三個(gè)附錄，給出了彈性波超前地質(zhì)預(yù)報(bào)儀的原理、用途、組成部分和結(jié)構(gòu)示意圖，闡述了《規(guī)范》適用范圍、引用文件、術(shù)語(yǔ)和計(jì)量單位，以及計(jì)量特性、校準(zhǔn)條件、校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法、校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)、復(fù)校時(shí)間間隔等。

　　根據(jù)預(yù)報(bào)儀計(jì)量特性，分析儀時(shí)間相對(duì)誤差、預(yù)報(bào)儀時(shí)間相對(duì)誤差和通道隔離度是保證設(shè)備準(zhǔn)確性的3個(gè)重要參數(shù)?！兑?guī)范》對(duì)這3個(gè)參數(shù)首次提出了科學(xué)的測(cè)試方式、計(jì)算方法及合格范圍，有效保障了預(yù)報(bào)儀預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。

　　分析儀時(shí)間相對(duì)誤差是以函數(shù)信號(hào)發(fā)生器作為標(biāo)準(zhǔn)器，提供標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間值，以校準(zhǔn)包括信號(hào)采集模塊、信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換模塊和信號(hào)處理模塊在內(nèi)的預(yù)報(bào)儀主機(jī)，用周期測(cè)量值和標(biāo)準(zhǔn)值之差除以標(biāo)準(zhǔn)值得出。分析儀時(shí)間相對(duì)誤差范圍為±4.0%。

　　預(yù)報(bào)儀時(shí)間相對(duì)誤差是以中頻振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)系統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn)器，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)提供模擬隧道現(xiàn)場(chǎng)頻率范圍的振動(dòng)信號(hào)，來(lái)評(píng)價(jià)包括設(shè)備上位機(jī)、主機(jī)和檢波器這一整體預(yù)報(bào)儀輸出量值的準(zhǔn)確性和可靠性，用測(cè)出的振動(dòng)信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)周期試驗(yàn)值和標(biāo)準(zhǔn)值相減，差值除以標(biāo)準(zhǔn)值得出。預(yù)報(bào)儀時(shí)間相對(duì)誤差范圍為±4.0%。

　　通道隔離度是以函數(shù)信號(hào)發(fā)生器作為標(biāo)準(zhǔn)器，為預(yù)報(bào)儀某一指定接收通道提供穩(wěn)定的頻率值和幅值，用于觀察和判斷預(yù)報(bào)儀其他接收通道與該指定通道間串?dāng)_的問(wèn)題，用測(cè)試通道最大幅值和參考通道電壓幅值峰峰值的比值取對(duì)數(shù)，乘以固定系數(shù)得出通道隔離度（串音）。各通道間的隔離度應(yīng)大于40分貝。

　　統(tǒng)一衡量標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)范行業(yè)市場(chǎng)

　　《規(guī)范》的發(fā)布填補(bǔ)了預(yù)報(bào)儀規(guī)范空白，實(shí)現(xiàn)了預(yù)報(bào)儀輸出物理量單位統(tǒng)一，量值準(zhǔn)確可靠，提供了評(píng)價(jià)儀器測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度的方法，為評(píng)價(jià)預(yù)報(bào)儀可靠性建立技術(shù)基礎(chǔ)，將有利提升整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平，促進(jìn)該類(lèi)產(chǎn)品的更新改進(jìn)。

　　高性能的預(yù)報(bào)儀應(yīng)用于施工過(guò)程中，提高了施工安全性，排除設(shè)備故障或測(cè)量不準(zhǔn)帶來(lái)的影響，為準(zhǔn)確預(yù)報(bào)地質(zhì)災(zāi)害提供保障。

　　同時(shí)，《規(guī)范》提供了預(yù)報(bào)儀質(zhì)量評(píng)定依據(jù)，可幫助檢測(cè)單位科學(xué)選擇質(zhì)量合格的設(shè)備。目前，市面上預(yù)報(bào)儀種類(lèi)繁多、原理各異、良莠不齊，《規(guī)范》的發(fā)布可以依據(jù)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)衡量各廠家設(shè)備，形成量化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范預(yù)報(bào)儀市場(chǎng)。

　　《規(guī)范》填補(bǔ)了四川地區(qū)彈性波超前預(yù)報(bào)儀量值溯源的空白，后續(xù)將面向全國(guó)推廣，為后續(xù)編寫(xiě)國(guó)家規(guī)范奠定了基礎(chǔ)。此外，《規(guī)范》為相關(guān)國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范的編寫(xiě)提供了細(xì)致的校準(zhǔn)方法、詳盡的不確定度評(píng)價(jià)方案以及良好的技術(shù)參考，為其他相關(guān)物探類(lèi)設(shè)備的計(jì)量技術(shù)規(guī)范編寫(xiě)工作提供了有益借鑒。