【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道施工预警，特别涉及一种隧道施工过程不良地质实时预警方法和系统。
技术介绍
1、矿山法是一种用开挖地下坑道的作业方式修建隧道的施工方法。矿山法是一种传统的施工方法。它的基本原理是，隧道开挖后受爆破影响，造成岩体破裂形成松弛状态，随时都有可能坍落。因此，矿山法施工中需要及时对开挖后的岩体进行支护，以防止岩体坍塌或变形导致隧道断面变形或损坏。矿山法施工中，隧道周围及掌子面前方的工程地质和水文地质情况对隧道施工的质量和安全关系重大。不良的地质条件极易引起隧道发生坍方、突泥涌水，不仅在技术上给隧道施工带来极大的困难，也常常因突发事故导致人身伤亡、设备损失、工期延误，从而造成巨大的经济损失。因此，在矿山法施工中，对隧道掘进方向的地质情况进行有效的预测和预警是非常重要的。
2、目前，矿山法施工中对隧道掘进方向进行地质预警的方法主要依靠人工观察和判断，或者采用一些简单的探测设备和方法进行辅助，但存在以下缺点：
3、（1）人工观察和判断容易受到主观因素的影响，缺乏科学性和准确性；
4、（2）简单的探测设备和方法只能提供有限的地质信息，不能反映隧道掘进方向的全面和深入的地质情况；
5、（3）缺乏对矿山法施工中不良地质情况进行实时监测和预警的功能，不能及时发现和处理异常情况，不能有效防止或减少不良地质灾害的发生。
6、因此，目前的矿山法施工中的地质预警方法还不能满足隧道工程的高效、安全、节约的要求，亟需一种研发新的预警方法来及时进行实时监测和预警。
<
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种隧道施工过程不良地质实时预警方法。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、一种隧道施工过程不良地质实时预警方法，包括以下步骤：
4、步骤s1，获取不良地质相关的隧道数据，所述隧道数据包括隧道基本信息和地质勘察数据；
5、步骤s2，根据隧道数据分别建立不良地质风险模型和隧道主体模型；所述不良地质风险模型设置有不良地质风险类型、不良地质风险等级、风险源辐射里程、风险造成危害；
6、步骤s3，结合所述地质模型和所述隧道主体模型得到隧道风险源信息模型；
7、步骤s4，隧道施工过程中，根据隧道风险源信息模型中风险源分布情况，对施工的掌子面进行风险评估和预警，当施工的掌子面里程与风险源辐射里程的差值达到第一预警距离时，发送预警提示，预警提示包括不良地质风险类别、不良地质风险等级、应对措施。
8、在本专利技术的技术方案中，先建立不良地质风险模型和隧道主体模型，然后进行融合得到隧道风险源信息模型，能展示隧道施工的里程上不同位置存在的不良地质，包括不良地质风险类型、不良地质风险等级、风险源辐射里程、风险造成危害，然后应用隧道风险源信息模型在隧道施工过程中，对施工的掌子面进行风险评估和预警，施工的掌子面里程与风险源辐射里程的差值，判断是否触发预警条件，并在触发预警条件后进行预警。本专利技术基于隧道数据建立安全智慧预警系统，可以实现全天候、24小时自动化监测预警；通过隧道数据的实时采集、实时分析、实时预警技术，可为隧道不良地质灾害的发生和工程处治提前争取响应时间，最大程度地减少不良地质灾害事故损失，保障隧道和施工人员的安全。
9、需要说明的是，本专利技术中风险源辐射里程包括风险源辐射起点里程和风险源辐射终点里程，在隧道施工方向上，规定风险源辐射范围中靠近隧道开始施工位置的为隧道风险源辐射起点里程。掌子面里程与风险源辐射里程的差值也就是掌子面里程与风险源辐射起点里程的差值或掌子面里程与风险源辐射终点里程的差值。
10、进一步地，不良地质包括围岩的变形破坏、涌水与漏水、山体沉降、塌陷以及其他的不良地质灾害。
11、进一步地，隧道数据为矿山法施工过程中与不良地质相关的隧道数据，对获取的数据进行清洗与整合，对清洗与整合好的数据进行存储。隧道基本信息包括隧道设计参数、隧道设计参数、施工进度、爆破参数、支护参数等；地质勘察数据包括隧道地质条件、岩体变形量、岩体应力量、地下水位量等。隧道基本信息提供隧道工程的基本信息和设计情况，数据格式表现为结构化表或者报告文本；地质勘察提供隧道沿线宏观的工程地质、水文地质条件，数据格式表现为原始勘察数据、成果数据、报告文本和图片影像。其中爆破参数由爆破试验设备及爆破模拟软件计算出。收集汇总由应变计、应力计等放置在隧道周围的岩体中的设备实时监测变形和应力情况分析出的岩体变形量和岩体应力量等收敛数据；通过安装在地下水位变化较大的位置的地下水位监测井、水位计等设备测量的地下水位量数据等传感器返回的各项监测数据。
12、进一步地，所述隧道数据还包括超前地质预报数据，超前地质预报数据采用地质调查、钻孔得出隧道重点区段详细的工程地质和水文地质情况，数据格式表现为原始预报数据、成果解译数据、结论报告文本和现场图片影像。
13、进一步地，所述不良地质风险模型的建立方法为：
14、步骤s21，根据不良地质的地质勘察数据及风险源数据，将地勘的平面图、剖面图转化为三维地勘坐标数据；
15、步骤s22，根据三维地勘坐标数据，利用三维建模软件建立坐标点模型，然后利用坐标点模型生成地质断面模型，将地质断面模型转换为可编辑的地质断面模型；
16、步骤s23，重复步骤s21~s22得到所有不良地质的地质断面模型，然后进行整合得到所述不良地质风险模型。
17、进一步地，步骤s4隧道施工过程中，对于正在施工的掌子面，以所述隧道风险源信息模型为基础，指导隧道内物探测线的布置，得到洞内的物探数据，通过解译洞内的物探数据，验证已建立的所述隧道风险源信息模型的准确性，并根据洞内的物探数据对所述隧道风险源信息模型进行修正，得到最终不良地质的所述隧道风险源信息模型。优选地，所述洞内物探数据采集方法包括地质雷达法、地震波法、瞬变电磁法中的任意一种或几种的结合。
18、进一步地，步骤s4中，施工过程中要获取隧道施工掌子面的信息，由接口自动传输数据的摄像头、传感器等从照片来分析并实时监测系统记录的掌子面信息。
19、进一步地，步骤s4中，进行风险评估时，根据隧道风险源信息模型中风险源分布情况，当施工的掌子面里程与风险源辐射里程的差值小于或等于第二预警距离时，给出超前预警提示；当施工的掌子面里程与风险源辐射里程的差值小于或等于第一预警距离时，给出预警提示，当施工的掌子面里程与风险源辐射里程的差值大于第二预警距离时，给出警告解除提示。
20、进一步地，所述第一预警距离为30-60m。优选地，所述第一预警距离为40-60m。
21、进一步地，所述第二预警距离为80-150m。优选地，所述第二预警距离为90-100m。
22、本专利技术的另一方面还提供了一种隧道施工过程不良地质实时预警系统，所述系统包括：
23、数据采集模块，用于获取不良本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种隧道施工过程不良地质实时预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的隧道施工过程不良地质实时预警方法，其特征在于，隧道基本信息包括隧道设计参数、隧道设计参数、施工进度、爆破参数、支护参数；地质勘察数据包括隧道地质条件、岩体变形量、岩体应力量、地下水位量。
3.根据权利要求1或2所述的隧道施工过程不良地质实时预警方法，其特征在于，所述隧道数据还包括超前地质预报数据，超前地质预报数据采用地质调查、钻孔得出隧道重点区段详细的工程地质和水文地质情况，数据格式表现为原始预报数据、成果解译数据、结论报告文本和现场图片影像。
4.根据权利要求1所述的隧道施工过程不良地质实时预警方法，其特征在于，所述不良地质风险模型的建立方法为：
5.根据权利要求1所述的隧道施工过程不良地质实时预警方法，其特征在于，步骤S4隧道施工过程中，对于正在施工的掌子面，以所述隧道风险源信息模型为基础，指导隧道内物探测线的布置，得到洞内的物探数据，通过解译洞内的物探数据，验证已建立的所述隧道风险源信息模型的准确性，并根据洞内的物探数据对所述隧道风险
6.根据权利要求1所述的隧道施工过程不良地质实时预警方法，其特征在于，步骤S4中，进行风险评估时，根据隧道风险源信息模型中风险源分布情况，当施工的掌子面里程与风险源辐射里程的差值小于或等于第二预警距离时，给出超前预警提示；当施工的掌子面里程与风险源辐射里程的差值小于或等于第一预警距离时，给出预警提示，当施工的掌子面里程与风险源辐射里程的差值大于第二预警距离时，给出警告解除提示。
7.根据权利要求6所述的隧道施工过程不良地质实时预警方法，其特征在于，所述第一预警距离为30-60m，所述第二预警距离为80-150m。
8.一种隧道施工过程不良地质实时预警系统，其特征在于，所述系统包括：
9.根据权利要求8所述的隧道施工过程不良地质实时预警系统，其特征在于，所述预警模块包括报警模块和通知模块，所述报警模块用于通过声音或光线方式施工管理人员发出预警信号，所述通知模块用于通过短信方式施工管理人员发出预警信号。
10.根据权利要求8或9所述的隧道施工过程不良地质实时预警系统，其特征在于，所述系统还包括风险展示模块，用于将所述风险分析模块的各类数据和指标以图表、报表、曲线形式展示在终端设备上。
...【技术特征摘要】
1.一种隧道施工过程不良地质实时预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的隧道施工过程不良地质实时预警方法，其特征在于，隧道基本信息包括隧道设计参数、隧道设计参数、施工进度、爆破参数、支护参数；地质勘察数据包括隧道地质条件、岩体变形量、岩体应力量、地下水位量。
3.根据权利要求1或2所述的隧道施工过程不良地质实时预警方法，其特征在于，所述隧道数据还包括超前地质预报数据，超前地质预报数据采用地质调查、钻孔得出隧道重点区段详细的工程地质和水文地质情况，数据格式表现为原始预报数据、成果解译数据、结论报告文本和现场图片影像。
4.根据权利要求1所述的隧道施工过程不良地质实时预警方法，其特征在于，所述不良地质风险模型的建立方法为：
5.根据权利要求1所述的隧道施工过程不良地质实时预警方法，其特征在于，步骤s4隧道施工过程中，对于正在施工的掌子面，以所述隧道风险源信息模型为基础，指导隧道内物探测线的布置，得到洞内的物探数据，通过解译洞内的物探数据，验证已建立的所述隧道风险源信息模型的准确性，并根据洞内的物探数据对所述隧道风险源信息模型进行修正，得到最终不良地质的所述隧道风险源信息模型。...
【专利技术属性】
技术研发人员：王崇鉴，袁枫杰，景磊，刘健豪，孔锐，肖杰，蔡秉辰，
申请(专利权)人：中铁成都规划设计院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。