隧道是复杂地质条件下山区高速公路的重要组成部分，对隧道掌子面前方围岩地质情况的了解是隧道安全施工的重要保证。在复杂地质条件的山区，因为勘察手段的精度和难度的制约，勘察阶段很难对拟建隧道穿越的地质情况进行详尽准确和精确的分析判断，因此开展以隧道信息化设计和施工理念为指导的隧道地质超前预报工作显得十分必要。而目前的地质超前预报偏重于采用物探仪器进行预报，忽略了工程地质调查推断法的作用，且物探方法单一，因物探解译的多解性，无法准确预报围岩的地质情况和潜在地质灾害体的位置。基于地质超前预报的必要性和目前预报结果的低准确率，开展隧道综合地质超前预报系统研究相当重要。从理论上分析，隧道地质超前预报问题是个系统问题，应该采用系统科学的方法和理论来解决地质超前预报问题。　　 椿树垭隧道是武(当山)神(农架)公路全线的控制性工程。隧址区工程地质条件复杂，揭露的围岩岩性主要为白云岩等碳酸盐岩，岩溶和地下水发育，隧道埋深较大，围岩比较破碎。论文以椿树垭隧道为工程依托，采取现场试验和理论分析结合的分析方法，对隧道综合地质超前预报进行了系统的研究，取得了如下研究成果：　　 (1)不再开展单一的物探方法预报，而是采用以工程地质调查推断分析法为主，结合多种物探方法和超前水平钻探的综合地质预报方法，能大大提高预报的准确率。　　 (2)将系统科学的思想引进到隧道地质预报领域，运用系统科学的理论来分析隧道地质超前预报问题。从整体性、综合性、结构性、层次性、目的性、最优化、模型化、动态性等方面来研究隧道综合地质超前预报系统体系。　　 (3)建立了隧道综合地质超前预报的原则，即“地质分析为主，物探钻探为辅，长短预报结合，宏微观预报结合，定性定量预报结合，物性参数互补”。“地质分析为主，物探钻探为辅”是指以工程地质调查推断法为核心，结合物探方法和超前水平钻，其中工程地质调查推断法贯穿超前预报的全过程。“长短预报结合”是指在长距离预报的指导下，进行短距离精确预报，在临近不良地质体时进行临近预警。“宏微观预报结合”是指在宏观预报的指导下，开展微观预报。“定性定量预报结合”是指不仅要判断出不良地质体的性质，还要探测出其规模和在隧道中的具体里程。“物性参数互补”是指选取的物探预报方法所得出的物性参数应相互补充配合，利用反映介质不同物理特性的不同方法之间的综合解释，最大限度地消除物探解释的多解性和非唯一性。并根据以上原则建立了隧道综合地质超前预报体系。　　 (4)建立了隧道综合地质超前预报方案优选系统体系。该体系紧密结合工程实际，体现了系统科学的理念。体系由最优方案、隧道综合地质超前预报方案比选评价指标体系、待选的隧道综合地质超前预报方案集组成。体系包含有地质条件和物探方法特点两个一级指标。其中，地质条件指标包括包括不良地质、水文地质、地质构造、地层岩性共四个二级指标；物探方法特点指标包括对溶洞的敏感性、对地下水的敏感性、对破碎岩体的敏感性、占用掌子面的工作时间、预报费用等五个二级指标。这些指标基本都为定性指标，需要依靠专家的经验进行判断。　　 (5)基于对椿树垭隧道的地质特点和物探方法的特点的研究，提出椿树垭隧道进口段针对岩溶的综合地质预报方案，方案一为"TRT+GPR+超前风钻孔"，方案二为"TSP+红外探水+超前深钻孔”；以及椿树垭隧道出口段破碎岩体针对性综合地质预报方案，方案一为“TGP+GPR+超前深钻孔”，方案二为"TSP+红外探水+超前风钻孔”。经模糊优选分析，采用二元对比法确定各级指标的权重，然后分别确定各级各个指标的相对优属度，经两层模糊优选，先得出第一层的输出，然后作为第二层的输入，求解得出椿树垭隧道进口段岩溶综合预报的最优方案为"TRT+GPR+超前风钻孔”；得出椿树垭隧道出口段破碎岩体综合预报的最优方案为“TSP+红外探水+超前风钻孔”。　　 (6)根据优选出的综合预报方案，分别在椿树垭隧道进出口开展针对性预报措施，得出预报结果。对椿树垭隧道进口段溶洞预报，采用因素集合A={A1，A2，A3，A4，A5}={TRT成果图色谱特征，电磁波综合特征，超前风钻孔钻进特征，掌子面溶蚀情况，地下水发育情况}，评判集V-{Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ}={干溶洞，充水溶洞，充泥溶洞，不存在溶洞}。对于椿树垭隧道出口段破碎岩体预报，采用因素集合A={A1，A2，A3，A4，A5}={弹性纵波速度，岩石密度，结构面分数维，红外场强差值，超前风钻孔钻进综合特征}，评判集V={Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ}={完整，较完整，较破碎，破碎，松散}。其中结构面分数维由分形几何理论推导而来。采用模糊层次综合分析法，分别对实施优选的预报方案得出的预报结果进行综合分析。其中采用层次分析法确定各个影响因素的权重，采用隶属函数法和专家投票法确定隶属度，最后分别得出溶洞特征和岩体破碎程度的隶属度，根据最大隶属度原理分析得出最终预报结论。　　 (7)将预报结论与实际开挖揭露的围岩情况进行对比，发现采用综合地质预报手段能准确地预报出隧道掌子面前方的地质条件和地质灾害体的位置，能很好地减少隧道施工事故的发生。　　 本文对隧道综合地质超前预报进行了系统地研究，取得了较好的效果，这对运用系统科学方法开展隧道地质超前预报研究是一个有益的探索，综合地质超前预报是一条很好的思路，本文的研究工作可以为隧道地质超前预报工作提供参考。