一种地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法技术

本发明专利技术公开了一种地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法


[0001]本专利技术涉及工程建设
，特别涉及一种地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法
。

技术介绍

[0002]围岩破坏是地下工程施工期主要的关注问题，准确把握围岩破坏模式将是地下工程安全评估和控制措施制定的关键
。
而地下洞室破坏机理复杂，如何实现实时安全评估是工程建设的关键技术问题及重要挑战
。
地下洞室群规模巨大，岩性众多，发育复杂
、
结构面和软弱带切割影响突出，节理裂隙发育，区域高地应力
、
高烈度地震
、
地下水和地热等影响明显，同时由于施工的复杂性和多样性，围岩稳定分析难度较大
。
[0003]目前，工程上常布设有大量监测仪器，对地下洞室施工围岩稳定性评价大多从数据驱动出发，即利用监测数据对围岩稳定性进行评价，并根据监测数据建立预警系统
。
然而这种评价方法单纯从数据时空特征分析出发，忽视了围岩破坏机理与故障模式，容易导致围岩稳定性评价结果与实际不相符；且过程中需要人工分析处理监测资料，劳动强度大，效率低，人为影响因素多；落后的监测数据处理方式导致不能及时发现和预报安全隐患，安全隐患大；单纯的数据驱动不利于预警机制的建立，可能导致预警系统误报
、
漏报
。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术旨在提供一种地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法
。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法，包括以下步骤：
[0007]S1
：在地下洞室设置监测仪器，并采用实时采集系统采集所述监测仪器的监测结果；
[0008]S2
：根据采集获得监测结果数据，获得评价围岩稳定安全的主控指标
F
i
、
次控指标
G
i
以及验证指标
R
i
；
[0009]S3
：对所述主控指标
F
i
进行判断：
[0010]若某断面的主控指标
F
i
超过Ⅰ级控制指标，则启动断面红色预警，并进入步骤
S5
；
[0011]若某断面的主控指标
F
i
未超过Ⅰ级控制指标，则进入步骤
S4
；
[0012]S4
：对所述次控指标
G
i
和所述验证指标
R
i
进行判断：
[0013]当某断面的所述主控指标
F
i
超过Ⅱ级缓冲指标时：
[0014]若某断面的所述次控指标
G
i
和所述验证指标
R
i
均异常，则启动断面红色预警，并进入步骤
S5
；
[0015]若某断面仅所述次控指标
G
i
异常，则启动断面橙色预警，并进入步骤
S5
；
[0016]若某断面的所述次控指标
G
i
和所述验证指标
R
i
均正常，或仅所述次控指标
G
i
正常，则启动断面黄色预警，并进入步骤
S5
；
[0017]当某断面的所述主控指标
F
i
未超过Ⅱ级缓冲指标时：
[0018]若某断面的所述次控指标
G
i
和
/
或所述验证指标
R
i
异常，则启动断面黄色预警，并进入步骤
S5
；
[0019]若某断面的所述次控指标
G
i
和所述验证指标
R
i
均正常，则认为该断面局部稳定，评价为绿色状态，结束分析；
[0020]所述异常是指指标超过对应的指标阈值，所述正常是指指标未超过对应的指标阈值；
[0021]S5
：对步骤
S3
‑
S4
获得的预警进行统计，并计算获得地下洞室整体的指标结果；
[0022]S6
：根据所述地下洞室整体的指标结果，计算获得地下洞室单隶属度
NP
i
；基于博弈论的
AHP
‑
熵组合改进赋权法，计算获得指标权重
ω
i
改
；
[0023]S7
：根据所述地下洞室单隶属度
NP
i
和所述指标权重
ω
i
改
，计算获得洞室评价综合结果
T
；
[0024]S8
：根据所述洞室评价综合结果
T
对地下洞室整体的稳定性进行评价
。
[0025]作为优选，步骤
S1
中，所述监测仪器包括多点位移计
、
测缝计
、
锚索测力计和锚杆应力计，其中，
[0026]所述多点位移计用于监测围岩变形量值
F1，所述测缝计用于监测围岩裂缝开合度
G1，所述锚索测力计用于监测锚索荷载值
G2，所述锚杆应力计用于监测锚杆应力值
G3；
[0027]步骤
S2
中，获得评价围岩稳定安全的主控指标
、
次控指标以及验证指标时，根据所述围岩变形量值
F1计算围岩变形速率
F2，根据所述围岩裂缝开合度
G1计算开合度变化速率
R1，根据所述锚索荷载值
G2计算锚索荷载变化速率
R2，根据所述锚杆应力值
G3计算锚杆应力变化速率
R3。
[0028]作为优选，步骤
S3
和步骤
S4
中，当所述主控指标为围岩变形量值
F1时，其对应的Ⅰ级控制指标为
80mm
，其对应的Ⅱ级缓冲指标为
50mm
；
[0029]当所述主控指标为围岩变形速率
F2时，其对应的Ⅰ级控制指标为
5.0mm/d
，其对应的Ⅱ级缓冲指标为
3.0mm/d。
[0030]作为优选，步骤
S4
中，若所述次控指标
G
i
为围岩裂缝开合度
G1，则其对应的指标阈值为
5.5mm
；
[0031]若所述次控指标
G
i
为锚索荷载值
G2，则其对应的指标阈值为
1.25f
s
，其中
f
s
为锚索的强度设计值；
[0032]若所述次控指标
G...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
：在地下洞室设置监测仪器，并采用实时采集系统采集所述监测仪器的监测结果；
S2
：根据采集获得监测结果数据，获得评价围岩稳定安全的主控指标
F
i
、
次控指标
G
i
以及验证指标
R
i
；
S3
：对所述主控指标
F
i
进行判断：若某断面的主控指标
F
i
超过Ⅰ级控制指标，则启动断面红色预警，并进入步骤
S5
；若某断面的主控指标
F
i
未超过Ⅰ级控制指标，则进入步骤
S4
；
S4
：对所述次控指标
G
i
和所述验证指标
R
i
进行判断：当某断面的所述主控指标
F
i
超过Ⅱ级缓冲指标时：若某断面的所述次控指标
G
i
和所述验证指标
R
i
均异常，则启动断面红色预警，并进入步骤
S5
；若某断面仅所述次控指标
G
i
异常，则启动断面橙色预警，并进入步骤
S5
；若某断面的所述次控指标
G
i
和所述验证指标
R
i
均正常，或仅所述次控指标
G
i
正常，则启动断面黄色预警，并进入步骤
S5
；当某断面的所述主控指标
F
i
未超过Ⅱ级缓冲指标时：若某断面的所述次控指标
G
i
和
/
或所述验证指标
R
i
异常，则启动断面黄色预警，并进入步骤
S5
；若某断面的所述次控指标
G
i
和所述验证指标
R
i
均正常，则认为该断面局部稳定，评价为绿色状态，结束分析；所述异常是指指标超过对应的指标阈值，所述正常是指指标未超过对应的指标阈值；
S5
：对步骤
S3
‑
S4
获得的预警进行统计，并计算获得地下洞室整体的指标结果；
S6
：根据所述地下洞室整体的指标结果，计算获得地下洞室单隶属度
NP
i
；基于博弈论的
AHP
‑
熵组合改进赋权法，计算获得指标权重
ω
i
改
；
S7
：根据所述地下洞室单隶属度
NP
i
和所述指标权重
ω
i
改
，计算获得洞室评价综合结果
T
；
S8
：根据所述洞室评价综合结果
T
对地下洞室整体的稳定性进行评价
。2.
根据权利要求1所述的地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法，其特征在于，步骤
S1
中，所述监测仪器包括多点位移计
、
测缝计
、
锚索测力计和锚杆应力计，其中，所述多点位移计用于监测围岩变形量值
F1，所述测缝计用于监测围岩裂缝开合度
G1，所述锚索测力计用于监测锚索荷载值
G2，所述锚杆应力计用于监测锚杆应力值
G3；步骤
S2
中，获得评价围岩稳定安全的主控指标
、
次控指标以及验证指标时，根据所述围岩变形量值
F1计算围岩变形速率
F2，根据所述围岩裂缝开合度
G1计算开合度变化速率
R1，根据所述锚索荷载值
G2计算锚索荷载变化速率
R2，根据所述锚杆应力值
G3计算锚杆应力变化速率
R3。3.
根据权利要求2所述的地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法，其特征在于，步骤
S3
和步骤
S4
中，当所述主控指标为围岩变形量值
F1时，其对应的Ⅰ级控制指标为
80mm
，其对应的Ⅱ级缓冲指标为
50mm
；当所述主控指标为围岩变形速率
F2时，其对应的Ⅰ级控制指标为
5.0mm/d
，其对应的Ⅱ级缓冲指标为
3.0mm/d。
4.
根据权利要求2所述的地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法，其特征在于，步骤
S4
中，若所述次控指标
G
i
为围岩裂缝开合度
G1，则其对应的指标阈值为
5.5mm
；若所述次控指标
G
i
为锚索荷载值
G2，则其对应的指标阈值为
1.25f
s
，其中
f
s
为锚索的强度设计值；若所述次控指标
G
i
为锚杆应力值
G3，则其对应的指标阈值为
300MPa。5.
根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明，李天述，王启贵，吴忠明，张波，贾栖，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：