给地球做“CT”，我国突破超深埋隧道地质透明化关键技术丨关注省科学技术奖

游戏天地 2025年08月29日 17:54 1 admin

川观新闻记者宁宁

8月28日，四川省科学技术奖励大会在成都隆重举行。由中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司（简称“成都院”）等单位完成的“超深埋TBM隧道（洞）地质信息透明化关键技术”项目成果荣获四川省科学技术进步奖一等奖。

这项突破性技术解决了高原极端环境下超深埋隧道施工的世界性难题，犹如给地球做“CT”，让深埋地下的地质结构变得“透明可见”，标志着我国在超深埋隧道地质探测领域达到国际领先水平。

西部某重大工程前期交通隧道TBM。中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司供图

迎难而上，西部超级工程遭遇“地质盲区”挑战

随着“交通强国”“能源强国”与“西部大开发”等国家战略深入推进，我国西部山区已成为超级工程建设的核心区域。今年以来，高原铁路、水电站等标志性项目相继启动。业内人士指出，其中，超千米埋深的特长隧道成为控制性节点工程。

隧道施工涉及地质探测、施工监测等关键环节，面临着不小的挑战。

“西部艰险山区地形陡峻、勘察场地条件严重受限，”成都院该项目成果负责人张世殊说，现有钻探技术面临探不了、测不到、钻不进、取不出等难题，导致超深埋隧道前期勘察地质信息缺失严重。

同时，这些重大工程多位于高寒缺氧地区，地质条件复杂，采用全断面岩石掘进机（TBM）施工虽能适应恶劣环境，但受地形、气候等因素限制，隧道地质探测异常困难。

“地质信息不明也会导致施工时常遭遇突水、塌方等地质灾害，造成设备卡困、工期延误，甚至可能引发重大事故。”团队成员说。

面对挑战，团队没有退缩。其所属的成都院从事水电勘测设计70余年，在雅砻江、金沙江、大渡河、雅鲁藏布江等川藏地区主要流域建成一系列超级水电站，并长期开展超深埋隧道（洞）地质信息探测及研究工作。“在该领域积累的丰富经验和技术积淀，让我们有底气攻坚克难。”团队成员说。

十年磨一剑，攻克关键技术难题、应用国内外重大工程

迎难而上，在国家重点研发计划、国家自然科学基金等支持下，该院联合国内多家高新企业、高校及科研院所展开联合攻关。十年磨一剑，团队成功攻克超深埋TBM隧道勘察期钻探信息连续全面感知、施工期地质信息实时获取、多源异构信息融合三大技术难题。

具体来说，要给地球做“CT”，让深埋地下的地质结构变得“透明可见”，团队首创了超长曲线钻进同步连续取心探测技术。

张世殊用“三个一”概括这项技术，即一套钻具组合，由钻头为锥形的导向取心钻头、滑动稳定器、薄壁空心柔性取心钻杆组成；一个工艺，即连续钻进过程中的绳索取心工艺；一个方法便是曲线轨迹控制方法，以实现准确控制钻进的方向。“该技术国内外首次实现极小半径曲线（50°/500米）定向造斜，取心率（又称岩心采取率，用于衡量地质资料获取的完整程度）大于94%。”

同时，团队研发的TBM随掘多维度实时感知技术，巧妙解决了施工期地质信息实时获取难题。

“我们将TBM刀盘破岩振动产生的干扰‘噪声’转化为地震波的震源，”项目参与者陈炜韬说，结合光学成像、点强度测试、激光扫描等感知装置，实现了由宏观到细部的全方位探测。据介绍，这项技术对断层破碎带、临空界面预报准确率达95%。

团队还构建了地质信息透明化关键技术体系，解决了多源异构信息融合难题。比如，基于成都院自主研发的地质信息化平台Geo-Smart，实现了多源数据融合分析以及三维地质模型的精细化重构，打破了地质探测中的“信息孤岛”。

截至目前，该项目已获授权发明专利33项、软件著作权9项等，被权威专家组成的鉴定委员会一致认为“项目成果总体达到国际领先水平”。值得一提的是，基于该项目成果成功取出的弯曲岩心，还作为重要成果在今年某重大工程开工仪式上展出。

当下，该技术已成功应用在两河口、锦屏、溪洛渡、硬梁包等众多大型水电站，以及高原重大水电站、铁路、引汉济渭秦岭隧洞、尼泊尔巴瑞巴贝隧洞等国内外重大工程中，近三年产生直接经济效益达56.69亿元，社会与生态环境效益显著。

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