在水利水电领域，随着重点水电工程和跨流域输水工程的建设规划，将建设一批长径比达600-1000及以上的深埋长大引水隧洞。在此条件下，国际公认采用全断面隧道掘进机（tunnel boring machine,简称TBM）掘进施工具有高效、高性价比、环保等优势。随着我国掘进设备设计制造水平的进步，以吉林引松工程为代表的自主品牌TBM在赢得了建设单位、施工企业信赖的同时，也在国内、海外项目推广开来。但基于TBM较差的地质适应性，施工进度受地质条件制约，波动较大。综合分析众多TBM卡机事故案例，究其原因，主要是：1.受资金、技术、环境等诸多原因影响，导致有不良地质体被前期勘察“漏掉”，没被查明；2.由于TBM施工隧洞环境的复杂性，在该类隧洞中按照钻爆施工隧洞超前地质预报方法开展存在较大的难度，且预报效果也会受到众多干扰源的影响，难以为TBM的安全掘进提供技术指导。
国内外学者已对于隧道超前预报进行了诸多研究，在地震波法、电法、电磁法等领域研究出可用于钻爆隧道的技术，这些技术移植到TBM隧道则效果不同。地震波法以其在钻爆隧道中，针对不良地质构造的良好探测效果，是最早被研究用于TBM施工隧道的方法，例如：德国GFZ基于面波-横波转换波模型，利用气锤作为主动震源，研发出的ISP（Integrated Seismic Prediction）技术；李术才团队以TBM掘进过程中，刀具切割围岩激发出的地震波为被动源研发出的破岩震源地震波法技术，在工程实践中得到了验证；叶智彰通过研究HSP声波超前地质预报方法，对掌子面前方不良地质体进行了有效预报。但该类被动源地震波方法采用的都是较大偏移距，且以采用透射波进行预报为主，在TBM施工中长期应用，困难重重，且更重要的是其震源能量较弱，衰减极快，降低了分辨率及预报距离。目前，隧道超前探水技术主要采用电法和电磁法类，以岩石的电性差异为基础，对含水构造较为敏感。例如BEAM是早期TBM隧道内使用的探水方法，通过PFE(Percentage Freqency Effect百分频率效应)和视电阻率反应岩体的含水和破碎情况。在锦屏、铜锣山隧洞实际工程的应用中发现，BEAM对水敏感，但安装调试费时费力，使用成本较高，预报距离较短（3~5倍洞径）。李术才等提出了搭载于TBM上的三维激发极化法，且在吉林引松输水工程中得到了实践。可用于钻爆法隧洞的瞬变电磁法受制于TBM刀盘结构，也被TBM强电磁环境所束缚，在TBM施工隧道中应用效果不佳。而同属电磁法的CFC法，可压制干扰，且预报距离较长，在巴基斯坦NJ项目穿河段与宝林隧洞中有成功应用。超前预报工作的重点和难点是查明断层、软弱夹层、节理裂隙密集带等不良地质的分布及其含水情况，单一方法难以胜任，必须采用综合超前预报技术。
目前，我国TBM施工隧洞基本上都是TBM施工与钻爆施工相结合的，这是隧洞施工现状，也是工法调研后的必然，这样可以兼顾二者长处，是高效、高性价比、低风险地修建隧洞工程的最佳选择。但能兼顾钻爆隧道与TBM隧道的综合超前预报体系且鲜有研究。
针对TBM地质适应性较差，施工进度易受地质条件制约的问题，同度物探提出了适用于复杂地质富水条件下TBM施工隧洞的综合超前预报体系。在该体系的指导下，采用超前预注浆技术，有效避免了富水断层破碎带对TBM施工的干扰。
综合超前预报体系采用的TST地震波法和CFC法，具有优势互补。利用地震波法，可对断层、岩性过渡带等构造进行预报；利用CFC法，可对地下水的动态分布进行探测。二者结合，可凸显出含水破碎带这一重大地质灾害，形成了断裂破碎带含水体超前预报技术成果。综合超前预报体系在圣佳旺III引水隧洞进行了成功应用，其不仅保障了TBM施工段的施工安全，也对钻爆段的地质风险进行了预警。这对TBM施工与钻爆施工共存的引水隧洞项目，具有一定的借鉴与指导意义。
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