【技术实现步骤摘要】
基于多元地质信息融合的隧道支护体系设计方法及系统
[0001]本专利技术涉及隧道支护设计与优化
，尤其涉及一种基于多元地质信息融合的隧道支护体系设计方法及系统。
技术介绍
[0002]隧道支护设计的目的在于构筑满足隧道各种性能需求的支护体系。对隧道工程而言，支护体系主要由围岩、支护两部分构成，隧道主动支护控制技术即是利用掌子面超前支护、洞身锚杆支护等各类主动支护构件改善围岩力学状态，充分调动和发挥围岩自支护能力，从而实现围岩的承载主体地位，提升支护设计的经济性，故重视支护构件对围岩力学状态的改善作用是隧道主动支护控制技术的基本理念和内涵。
[0003]隧道主动支护体系设计涉及围岩属性信息(如围岩物理力学参数、围岩结构面产状等)、围岩环境信息(地应力)、围岩不良地质信息(破碎带、导水断裂、岩溶等)等多元地质信息。依据地质信息获取难易程度及特点，支护设计通常可分为预设计、修正设计共两个阶段进行实施，预设计主要是利用勘察阶段所获得的有限地质信息结合经验进行支护预设计，修正设计则主要通过施工阶段开挖所揭露出来的详细地质...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于多元地质信息融合的隧道支护体系设计方法，其特征在于，所述方法包括：基础数据准备步骤、针对待测隧道的多个拟支护区域采集涵盖隧道环境信息和支护属性信息的工程基础数据；地质信息自动获取步骤、采用现场的数采设备和勘探技术获取拟支护区域的多元地质信息，包括隧道的围岩物理力学参数、围岩结构面产状参数以及围岩不良地质信息；主动构件优选步骤、基于各类主动支护构件的支护效能分析结果，结合工程基础数据和多元地质信息，选择不同地质及施工方式匹配的支护构件组合类型；参数量化设计步骤、基于掌子面围岩极限平衡理论分析掌子面稳定性系数对超前主动支护组合构件的相关参数进行量化设计，基于弹塑性理论对多圈层应力应变值进行解析，进而对洞身支护体系参数进行量化设计；参数监测及反馈步骤、现场监测获取设计后支护体系对应围岩的变形及内力监测结果，评价支护体系参数的质量指数是否满足设定要求，若不满足，围绕对应监测结果开展反分析计算，对当前的支护体系参数进行修正，直至满足要求；所述质量指数包括安全指数和经济指数；智能模型决策步骤，利用质量指数满足要求的支护体系参数组建动态训练样本集，以对应的工程基础数据和多元化地质信息为输入，动态验证样本集为输出，训练支护体系参数智能设计模型，用于实现隧道后续拟支护区域的支护体系参数设计。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：智能模型优化步骤、按照设定周期获取验证样本集，获取对应的工程基础数据和多元地质信息为基础，利用嵌入式通用型数值计算工具，采用地层结构计算模型，自动计算采用所述支护体系参数智能设计模型所得到支护体系参数的支护结构变形及内力数值，评价当前支护体系参数的质量指数；若不满足预期要求，则结合验证样本集的工程基础数据和地质信息反馈至智能模型决策模块优化训练所述支护体系参数智能设计模型，直至满足需求。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工程基础数据包括：拟支护区域的埋深、地应力值、隧道跨度、隧道台阶高度、隧道支护构件属性参数以及隧道施工装备构件属性参数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在地质信息自动获取步骤中，通过以下操作利用凿岩台车的信息获取围岩物理力学参数：采集凿岩台车运作时获取的实时钻进参数；所述实时钻进参数包括钻进压力、钻进扭矩、钻进冲击力；基于实时钻进参数结合围岩弹性模量和泊松比数据计算岩石单轴抗压强度，作为围岩物理力学参数。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在地质信息自动获取步骤中，包括：通过双目相机/三维激光扫描技术获取隧道掌子面及洞周区域露头围岩结构面三维位移坐标值；利用三维位移坐标值构建结构面空间位移表达式，从而获知结构面倾角、走向、倾向结构面产状参数值，以为锚杆支护构件布设部位、布设方向提供设计辅助。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在地质信息自动获取步骤中，还包括：
采用隧道施工阶段所实施的地质预报技术，获取隧道掌子面前方围岩设定不良地质空间的方位和发育规模信息，作为围岩的不良地质信息；所述不良地质空...
【专利技术属性】
技术研发人员：田四明，赵勇，马伟斌，刘大刚，倪光斌，石少帅，王伟，刘喆，
申请(专利权)人：中国铁路经济规划研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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