一种用于隧道围岩块体垮塌的点域监测方法及系统技术方案

本发明专利技术属于岩土工程灾害监测预警领域，提供了一种用于隧道围岩块体垮塌的点域监测方法及系统。其中，用于隧道围岩块体垮塌的点域监测方法包括获取隧道内围岩块体垮塌危险区域的微震数据以及隧道内已识别出的危险块体的岩体动力特征数据；融合分析微震数据和岩体动力特征数据预测出隧道围岩块体垮塌风险，实现隧道围岩块体垮塌的监测预警。

【技术实现步骤摘要】
一种用于隧道围岩块体垮塌的点域监测方法及系统
本专利技术属于岩土工程灾害监测预警领域，尤其涉及一种用于隧道围岩块体垮塌的点域监测方法及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。隧道围岩块体垮塌灾害是岩体中赋存结构面与开挖形成的临空面组合形成的孤立或半孤立结构体由于原始平衡状态被打破而脱离原有位置并造成工程事故的岩体局部失稳事故。长期以来，围岩块体垮塌灾害严重威胁隧道施工及人员安全，轻者造成设备砸毁工期延误，重者导致大量人员伤亡和重大经济损失，灾害发生次数及造成的伤亡人数均居各类灾害前列。围岩块体垮塌具有显著的局部性及突发性，其灾变发生时间短促且位移前兆不明显，专利技术人发现，传统应力、应变和位移的监测手段难以捕捉有效临灾信息。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种用于隧道围岩块体垮塌的点域监测方法及系统，其基于垮塌危险区域信息和隧道内危险块体的固有频率信息融合分析，实现隧道围岩块体垮塌灾害时间和空间预测，有利于实现隧道工程安全建设，避免隧道围岩块体垮塌灾害的发生。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一个方面提供一种用于隧道围岩块体垮塌的点域监测方法。在一个或多个实施例中，一种用于隧道围岩块体垮塌的点域监测方法，包括：获取隧道内围岩块体垮塌危险区域的微震数据以及隧道内已识别出的危险块体的岩体动力特征数据；融合分析微震数据和岩体动力特征数据预测出隧道围岩块体垮塌风险，实现隧道围岩块体垮塌的监测预警。本专利技术的第二个方面提供一种用于隧道围岩块体垮塌的点域监测系统。在一个或多个实施例中，一种用于隧道围岩块体垮塌的点域监测系统，包括：数据获取模块，其用于获取隧道内围岩块体垮塌危险区域的微震数据以及隧道内已识别出的危险块体的岩体动力特征数据；融合分析模块，其用于融合分析微震数据和岩体动力特征数据预测出隧道围岩块体垮塌风险，实现隧道围岩块体垮塌的监测预警。在一个或多个实施例中，一种用于隧道围岩块体垮塌的点域监测系统，包括：岩体微震监测系统，其用于对隧道内围岩块体垮塌危险区域进行监测并采集微震数据；岩体固有振动频率监测系统，其用于对隧道内已识别出的危险块体进行监测并采集岩体动力特征数据；块体垮塌灾害预测系统，其用于融合分析微震数据和岩体动力特征数据预测出隧道围岩块体垮塌风险，实现隧道围岩块体垮塌的监测预警。本专利技术的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。在一个或多个实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的用于隧道围岩块体垮塌的点域监测方法中的步骤。本专利技术的第四个方面提供一种计算机设备。在一个或多个实施例中，一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的用于隧道围岩块体垮塌的点域监测方法中的步骤。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：岩石及结构面受力灾变会产生多种物理效应，如微震和固有频率等物理量的异常变化，这些物理量是相互关联和有秩序的，本专利技术通过多种物理信息的关联和结合分析，能够提高围岩块体垮塌灾变前兆识别的可靠性，解决传统监测手段无法有效识别或准确识别围岩块体垮塌灾变前兆的问题。本专利技术能准确识别隧道围岩块体垮塌的灾变前兆信息，采用固有振动频率监测实现了隧道内危险块体的灾变演化状态有效监控，进而实现危险块体失稳的时间预警；采用微震监测实现了隧道内潜在块体垮塌危险区域的灾变范围及时间的有效监控，进而实现危险块体失稳的时空预测；通过微震信息和固有振动频率信息的关联和结合分析，能够提高隧道围岩块体垮塌灾变前兆识别的可靠性。本专利技术的用于隧道围岩块体垮塌的点域监测系统结构简单、设计合理，能够有效实时监测隧道围岩块体垮塌灾害，保障隧道工程的安全建设，便于大范围推广应用。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1是本专利技术实施例的用于隧道围岩块体垮塌的点域监测系统结构示意图；图2是本专利技术实施例的用于隧道围岩块体垮塌的点域监测系统的隧道侧面图。其中1.隧道内危险块体；2.隧道内围岩块体垮塌危险区域；3.隧道围岩；4.单分量微震传感器；5.三分量微震传感器；6.微震数据采集器；7.微震数据分析处理器；8.岩体动力特征无线速度传感器；9.岩体动力特征无线加速度传感器；10.岩体动力特征参数数据采集器；11.岩体动力特征参数分析处理器；12.块体垮塌灾害预测系统。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。实施例一本实施例提供了一种用于隧道围岩块体垮塌的点域监测方法，包括：步骤1：获取隧道内围岩块体垮塌危险区域的微震数据以及隧道内已识别出的危险块体的岩体动力特征数据。在具体实施中，微震数据包括微震的能量、微震事件数量和微震位置。具体地，岩体动力特征数据为岩体固有振动频率。步骤2：融合分析微震数据和岩体动力特征数据预测出隧道围岩块体垮塌风险，实现隧道围岩块体垮塌的监测预警。当全部满足下列条件判断围岩块体垮塌危险区域会发生灾害：(a)微震的能量大于预设能量阈值；(b)微震事件数量超过预设数量阈值；(c)微震位置集中于一个区域内。本实施例根据岩体固有振动频率的变化趋势来预测隧道围岩块体垮塌灾害的风险。本实施例能准确识别隧道围岩块体垮塌的灾变前兆信息，采用固有振动频率监测实现了隧道内危险块体的灾变演化状态有效监控，进而实现危险块体失稳的时间预警；采用微震监测实现了隧道内潜在块体垮塌危险区域的灾变范围及时间的有效监控，进而实现危险块体失稳的时空预测；通过微震信息和固有振动频率信息的关联和结合分析，能够提高隧道围岩块体垮塌灾变前兆识别的可靠性。本实施例将岩体固有振动频率与隧道围岩块体垮塌风险进行匹配关联；其中，隧道围岩块体垮塌风险的若干等级，分别对应隧道围岩块体垮塌灾害从发展期到灾变期之间的岩体固有振动频率预设范围。例如：将风险等级分为5级，即Ⅰ级红色风险，Ⅱ级橙色风险，Ⅲ级黄色风险，Ⅳ级蓝色风险，Ⅴ级绿色风险。从Ⅴ级到Ⅰ级风险等级逐渐升高。表1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于隧道围岩块体垮塌的点域监测方法，其特征在于，包括：/n获取隧道内围岩块体垮塌危险区域的微震数据以及隧道内已识别出的危险块体的岩体动力特征数据；/n融合分析微震数据和岩体动力特征数据预测出隧道围岩块体垮塌风险，实现隧道围岩块体垮塌的监测预警。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于隧道围岩块体垮塌的点域监测方法，其特征在于，包括：
获取隧道内围岩块体垮塌危险区域的微震数据以及隧道内已识别出的危险块体的岩体动力特征数据；
融合分析微震数据和岩体动力特征数据预测出隧道围岩块体垮塌风险，实现隧道围岩块体垮塌的监测预警。


2.如权利要求1所述的用于隧道围岩块体垮塌的点域监测方法，其特征在于，所述微震数据包括微震的能量、微震事件数量和微震位置。


3.如权利要求2所述的用于隧道围岩块体垮塌的点域监测方法，其特征在于，当全部满足下列条件判断围岩块体垮塌危险区域会发生灾害：
(a)微震的能量大于预设能量阈值；
(b)微震事件数量超过预设数量阈值；
(c)微震位置集中于一个区域内。


4.如权利要求1所述的用于隧道围岩块体垮塌的点域监测方法，其特征在于，所述岩体动力特征数据为岩体固有振动频率。


5.如权利要求4所述的用于隧道围岩块体垮塌的点域监测方法，其特征在于，根据岩体固有振动频率的变化趋势来预测隧道围岩块体垮塌灾害的风险。


6.如权利要求4所述的用于隧道围岩块体垮塌的点域监测方法，其特征在于，将岩体固有振动频率与隧道围岩块体垮塌风险进行匹配关联；其中，隧道围岩块体垮塌风险的若干等级，分别对应隧道围岩块体垮塌...

【专利技术属性】
技术研发人员：李术才，杨光宇，刘洪亮，李利平，胡杰，成帅，张延欢，周申，范宏运，秦承帅，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37