一种近场活动断裂对隧道围岩影响评估方法技术

本发明专利技术公开了一种近场活动断裂对隧道围岩影响评估方法，属于地质技术方法领域，包括如下步骤：收集活动断裂区域资料；采用多源卫星遥感确定需调绘区域；采用无人机倾斜摄影形成调绘地质图件；采用航空物体制备物理场图件；确定工程水文条件；确定地震事件的地震动时程记录；构建隧道与所述活动断裂区域交汇模型，采用非连续变形方法模拟分析隧道围岩状态，以评估围岩状态。本发明专利技术提供了一种近场活动断裂对隧道围岩影响评估方法，能够适应大范围的活动断裂地区的准确监测，受到地形影响较小，现场作业危险系数低，并且能够尽可能的减少人工勘探，显著调高工工作效率，实现对活动断裂对隧道围岩稳定性影响的准确评估。断裂对隧道围岩稳定性影响的准确评估。断裂对隧道围岩稳定性影响的准确评估。

【技术实现步骤摘要】
一种近场活动断裂对隧道围岩影响评估方法


[0001]本专利技术属于地质技术方法领域，具体涉及一种近场活动断裂对隧道围岩影响评估方法。

技术介绍

[0002]活动断裂是指全新世纪以来一直在活动，现在正在活动，未来一定时期内仍会发生活动的断裂。活动断裂与现代构造活动是相连一体的，它是现代构造活动的一部分，与现代地球动力作用、地震活动和地质灾害紧密相关。
[0003]随着国家交通建设的深入发展，在地质条件复杂、活动断裂发育地区开展铁路工程建设的需求逐渐增多，按现行的相关标准、规范及规程的有关要求，当铁路工程线路难以绕避活动断裂带时，通常以大角度、短距离相交，并基于传统地面勘察手段对受活动断裂影响的隧道围岩进行稳定性评价。但在新构造运动活跃的地区，地震频发，场区地形地质条件、活动断裂的空间展布及活动特性相对复杂。当选线区间受限，只能同活动断裂长距离平行、小角度相交时，目前人工调绘、地面物探、钻探为主的传统地面勘察技术受场地地形限制大，效率低，现场作业危险系数高。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本专利技术提供了一种近场活动断裂对隧道围岩影响评估方法，能够适应大范围的活动断裂地区的准确监测，受到地形影响较小，现场作业危险系数低，并且能够尽可能的减少人工勘探，显著调高工工作效率，实现对活动断裂对隧道围岩稳定性影响的准确评估。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种近场活动断裂对隧道围岩影响评估方法，
[0006]S1、收集活动断裂区域资料，所述活动断裂区域资料包括区域历史地震动记录资料；
[0007]S2、采用多源卫星遥感解译所述活动断裂区域以获得遥感信息，并根据所述遥感信息核实所述活动断裂区域资料，以确定需调绘区域。
[0008]S3、采用无人机倾斜摄影采集需调绘区域内的图像信息，根据所述图像信息解译调绘以形成调绘地质图件；
[0009]S4、采用航空物体和/或地面物探采集所述活动断裂区域的地球物理场数据，并根据该地球物理场数据制备物理场图件；
[0010]S5、根据步骤S1～S4得到的所述活动断裂区域资料、所述调绘地质图件和所述物理图件确定所述活动断裂区域的工程与水文地质条件和重大地质特征点，并对所述重大地质特征点进行钻探验证作业，以补充所述工程与水文条件；
[0011]S6、分析步骤S1～S5所得到的所述活动断裂区域资料、所述调绘地质图件、所述物理图件和所述工程与水文地质条件分析确定所述活动断裂区域的区域地质条件、空间展布、活动性；
[0012]S7、根据所述区域地质条件、空间展布、活动性和区域历史地震动记录资料通过地震动模拟技术合成所述活动断裂区域中各个地震事件的地震动时程记录；
[0013]S8、构建隧道与所述活动断裂区域交汇模型，采用非连续变形方法模拟分析隧道围岩在不同作用工况下所述隧道围岩的地震响应及其损伤演化规律，评估所述活动断裂区域对所述隧道围岩的影响。
[0014]作为本专利技术的进一步优选，所述活动断裂区域资料还包括区域地质资料。
[0015]作为本专利技术的进一步优选，在步骤S2中，所述多源卫星遥感为采用卫星搭载的光学传感器、热红外传感器、微波传感器观测所述活动断裂区域，获取所述活动断裂区域的多源遥感影像数据。
[0016]作为本专利技术的进一步优选，步骤S3包括如下步骤：
[0017]S31、采用无人机倾斜摄影采集所述调绘区域内的图像信息；
[0018]S32、根据所述图像信息建立实景三维模型；
[0019]S33、将所述实景三维模型与遥感信息相结合，在实景三维模型上进行虚拟描绘，并确定需人工调绘核实的特征点；
[0020]S34、人工现场调绘核实特征点，形成调绘地质图件。
[0021]作为本专利技术的进一步优选，所述航空物探为采用航空瞬变电磁法和/或航空大地电磁法获取所述活动断裂区域的三维反演成果，确定所述活动断裂区域的物理场数据。
[0022]作为本专利技术的进一步优选，所述钻探验证作业包括如下步骤：
[0023]S51、在所述重大地质特征点位置布孔；
[0024]S52、实际钻探，获取岩芯及其相关参数；
[0025]S53、开展孔内测试，获取孔内地质数据；
[0026]S54、对所述岩芯进行试验，获取岩芯参数。
[0027]作为本专利技术的进一步优选，所述地震动模拟技术为采用直接法，包括如下步骤：
[0028]S711、当频率相同，假定一点等于规定的速度反应谱，并通过计算其加速度反应谱与目标谱进行比较；
[0029]S712、通过对拟合精度不满足要求的其他点进行校正并进行迭代计算；
[0030]S713、当计算反应谱和目标反应谱拟合的精度满足要求时完成对加速度的合成。
[0031]作为本专利技术的进一步优选，所述地震动模拟技术为采用间接法，包括如下步骤：
[0032]S721、反应谱计算得到相应的功率谱密度函数；
[0033]S722、由傅里叶幅值谱与功率谱间的近似关系得到幅值谱与对应频率的分布情况计算得到加速度；
[0034]S722、通过计算该加速度的反应谱与目标谱之间的差异，按两者之间的差异对幅值谱进行迭代校正，使计算反应谱能够拟合目标反应谱并且达到精度要求。
[0035]作为本专利技术的进一步优选，步骤S8中，所述非连续变形方法模拟分析包括如下步骤：
[0036]S81、根据所述活动断裂区域空间展布与隧道交汇关系建立模型；
[0037]S82、计算单元网格划分；
[0038]S83、模型物理参数输入；
[0039]S84、边界条件与地震动频谱输入；
[0040]S85、加载计算；
[0041]S81、对计算结果进行后处理。
[0042]作为本专利技术的进一步优选，所述加载计算包括如下步骤：
[0043]S851、在所述模型周围添加加载块，并在所述加载块上施加相应大小的荷载形成挤压应力；
[0044]S852、在部分所述加载块上施加的载荷对称分布；
[0045]S853、在上下载荷加载块上施加对称的强制位移点，以实现加载块的单向位移；
[0046]S854、将上下载荷加载块粘聚力设为极大，带动该上下载荷加载块周围的块体同步运动；
[0047]S855、将所述活动断裂的预测错断距离加至位移点上，进行模拟计算。
[0048]上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0049]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：
[0050](1)本专利技术的一种近场活动断裂对隧道围岩影响评估方法，通过采用多源卫星遥感解译活动断裂区域，以确定需测绘区域；并通过无人机倾斜摄影、航空物体和/或地面物探、钻探验证作业进一步确定活动断裂区域中的地质勘测，受到地形影响较小，现场作业危险系数低，并且能够尽可能的减少人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近场活动断裂对隧道围岩影响评估方法，其特征在于，S1、收集活动断裂区域资料，所述活动断裂区域资料包括区域历史地震动记录资料；S2、采用多源卫星遥感解译所述活动断裂区域以获得遥感信息，并根据所述遥感信息核实所述活动断裂区域资料，以确定需调绘区域。S3、采用无人机倾斜摄影采集需调绘区域内的图像信息，根据所述图像信息解译调绘以形成调绘地质图件；S4、采用航空物体和/或地面物探采集所述活动断裂区域的地球物理场数据，并根据该地球物理场数据制备物理场图件；S5、根据步骤S1～S4得到的所述活动断裂区域资料、所述调绘地质图件和所述物理图件确定所述活动断裂区域的工程与水文地质条件和重大地质特征点，并对所述重大地质特征点进行钻探验证作业，以补充所述工程与水文条件；S6、分析步骤S1～S5所得到的所述活动断裂区域资料、所述调绘地质图件、所述物理图件和所述工程与水文地质条件分析确定所述活动断裂区域的区域地质条件、空间展布、活动性；S7、根据所述区域地质条件、空间展布、活动性和区域历史地震动记录资料通过地震动模拟技术合成所述活动断裂区域中各个地震事件的地震动时程记录；S8、构建隧道与所述活动断裂区域交汇模型，采用非连续变形方法模拟分析隧道围岩在不同作用工况下所述隧道围岩的地震响应及其损伤演化规律，评估所述活动断裂区域对所述隧道围岩的影响。2.根据权利要求1所述的近场活动断裂对隧道围岩影响评估方法，其中，所述活动断裂区域资料还包括区域地质资料。3.根据权利要求1所述的近场活动断裂对隧道围岩影响评估方法，其中，在步骤S2中，所述多源卫星遥感为采用卫星搭载的光学传感器、热红外传感器、微波传感器观测所述活动断裂区域，获取所述活动断裂区域的多源遥感影像数据。4.根据权利要求1～3中任一项所述的近场活动断裂对隧道围岩影响评估方法，其中，步骤S3包括如下步骤：S31、采用无人机倾斜摄影采集所述调绘区域内的图像信息；S32、根据所述图像信息建立实景三维模型；S33、将所述实景三维模型与遥感信息相结合，在实景三维模型上进行虚拟描绘，并确定需人工调绘核实的特征点；S34、人工现场调绘核实特征点，形成调绘地质图件。5.根据权利要求1～3中任一项所述的近场活动断裂对隧道围岩影响评估方法，其中，所述航空物探为采用航空瞬变电磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：张翔玮，刘府生，孙红林，李时亮，黄国良，刘凯锐，田嵩山，杨闯，孙凯强，刘炜，徐玉龙，申玉生，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：