【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及围岩形变数据处理，特别涉及一种基于特长隧道围岩灾变监测方法。
技术介绍
1、围岩灾变是指在地下隧道、矿山及岩石工程等地下工程中，由于地下水、地应力和人为开挖等因素引起的围岩破裂、位移或坍塌等不利变化。围岩灾变可能会导致工程事故、人员伤亡和财产损失，因此对围岩灾变进行监测和预防具有重要意义。围岩灾变的原因包括地下水位变化、地震、地质构造、地下水化学作用及人为开挖等因素。围岩灾变的表现形式包括围岩裂缝、位移、坍塌及滑坡等。为了预防围岩灾变，需要进行地质勘察、地下水位监测及围岩稳定性分析等工作，并采取相应的支护措施、排水措施和监测措施。在工程实践中，针对不同的地质条件和工程要求，可以采用多种方法来预防和探测围岩灾变，如加固支护结构、设置地下水位监测系统、利用第一扫描设备和声波监测技术等。综合利用这些方法，可以及时发现围岩灾变的迹象，采取有效的措施进行处理，确保地下工程的安全运行。但是，现有的探测方法基本为单独使用，缺少相互之间的配合，导致围岩灾变的探测结果不准确。
2、现有技术一，申请号：cn202211104318.5公开了一种静动荷载作用下巷道锚固围岩灾变演化的模拟方法及系统，方法包括：获取巷道现场锚固围岩的基础数据；根据基础数据进行细观参数标定，得到标定结果；基于标定结果构建颗粒流数值模型；对颗粒流数值模型施加点动载扰动；根据点动载扰动设置求解终止条件并监测围岩接触力演化过程，得到静动荷载作用下巷道锚固围岩灾变演化结果。虽然通过构建点动荷载作用下巷道围岩的颗粒流数值模型来模拟真实煤矿开采过程中支护结构的
3、现有技术二，申请号：cn202110307423.8公开了一种巷道围岩破坏声发射定位与波速成像监测及灾变预警方法，根据巷道掘进过程中围岩破坏产生的声发射信号进行定位与波速成像监测及灾变预警；利用掘进巷道及邻近巷道，结合(长)钻孔安装方式建立优化的声发射传感器台网，得到巷道掘进造成围岩破坏的高精度声发射事件的定位及能量，筛选一定数量的声发射定位事件作为已知震源，进行基于高精度声发射定位的波速成像；结合高精度声发射定位、波速成像及波速差成像结果，对巷道掘进工作面围岩变形破坏过程进行连续监测，综合围岩破裂产生的时间、空间、能量、数量及所在应力区进行危险程度评价，虽然实现对掘进巷道围岩破坏的灾变预警，为巷道安全高效掘进提供了技术保障；但是没有实现对围岩形变和位移情况的探测，导致不是及时了解围岩的实时动态，不能有效的反应围岩灾变的发生。
4、现有技术三，申请号：cn202110429028.7公开了一种隧道围岩破裂碎胀大变形失稳灾变过程数值模拟方法，模拟步骤包括建模及赋参、地应力施加、地应力平衡和核心材料软化卸荷。针对上述模拟步骤，提出了：①一种节点力反向施加技术和坐标转换方法，使得任意倾角的地应力能够施加于具有任意形状边界的模型上；②一种新型迟滞阻尼模型及相应的临界阻尼系数取值方法，使得地应力加载阶段的动能能够被快速耗散掉；③一种核心材料逐步软化法以模拟隧道准静态开挖卸荷过程并能够反映掌子面径向支撑效应逐渐消失的过程。虽然实现了隧道围岩破裂碎胀大变形失稳灾变全过程的模拟，能够捕获围岩裂隙场、应力场和位移场的孕育演化全过程；但是监测手段单一，缺乏对地质结构的分析，造成预报围岩灾变的时间变短。
5、目前现有技术一、现有技术二及现有技术三存在监测手段单一，缺乏不同监测手段之间的配合，导致围岩灾变探测的结果不准确的问题，因而，本专利技术提供一种基于特长隧道围岩灾变监测方法，通过第一扫描设备及第二扫描设备的结合，实现围岩灾变的探测，获得对围岩结构和变形的全面了解，从而更准确地评估围岩的稳定性和潜在的灾变风险；可以为工程人员提供更多的信息，以便及早发现围岩灾变的迹象，并采取相应的防范和处理措施。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于特长隧道围岩灾变监测方法，包含以下步骤：
2、对特长隧道周围的围岩进行扫描得到第一数据和第二数据；
3、对第一数据及第二扫描设备的第二数据进行分析，识别围岩中存在的裂缝、空洞以及形变和位移情况；
4、根据灾变风险的评估结果，启动预设的预警机制。
5、优选地， 第一数据的获取过程，包含以下步骤：使用双极天线和三极天线的第一扫描设备对围岩进行扫描，获取水平和垂直方向的反射信号，以及更全面的地下结构信息，包括水平、垂直和径向的反射信号。
6、优选地，第二数据的获取过程，包含以下步骤：利用第二扫描设备采集特长隧道周围的围岩的原始扫描数据，获取地质结构的三维点云数据，并构建三维地质结构模型，对地质结构进行分析，得到地质结构的形变信息和移动趋势，将其作为第二数据。
7、优选地，使用三维图形差异评估算法，对双极天线和三极天线获取的反射信号进行差异评估，确认筛选后的水平、垂直和径向的反射信号作为第一数据。
8、优选地，包含以下步骤：
9、对双极天线和三极天线获取的反射信号进行配准，确保在空间中的位置和方向一致，使用三维差异计算方法，对双极天线和三极天线获取的水平和垂直方向的反射信号进行比较和分析，计算对应点之间的差异；
10、根据计算得到的差异数据，进行差异评估，确定双极天线和三极天线数据之间的差异情况；根据差异评估的结果，确定筛选标准，即确定哪些水平和垂直方向的反射信号是符合要求的；
11、根据确定的筛选标准，对双极天线和三极天线获取的水平、垂直和径向的反射信号数据进行筛选，确定符合要求的数据作为第一数据。
12、优选地，反射信号进行比较和分析的过程，包含以下步骤：
13、对两组水平和垂直方向的反射信号建立对应关系，根据反射信号生成查询向量，并在两组水平和垂直方向的反射信号中执行向量近似匹配搜索，获取与查询向量最接近的候选向量，从而确定水平和垂直方向的反射信号的对应关系；
14、通过计算对应点之间的欧氏距离，得到距离差异的信息，并通过对应点周围区域的形状描述，计算形状差异，从而获取差异的分布和特点；
15、根据差异分析的结果，确定哪些差异被认为是显著的，设定阈值或标准确定显著的差异。
16、优选地，对第一数据及第二数据进行分析的过程，包含以下步骤：
17、收集第一扫描设备和第二扫描设备的包含第一数据及第二数据的数据集，提取目标特征进行裂缝和空洞的识别和提取，以识别围岩中存在的裂缝和空洞；通过对比第一数据和第二数据，利用配准后的数据进行点云匹配及位移场分析，得到围岩的形变和位移分析。
18、优选地，根据裂缝、空洞、形变及位移分析结果，对围岩的稳定性进行评估，确定围岩的稳定性等级，评估是否存在潜在的灾变风险。
19、优选地， 根据评估结果，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于特长隧道围岩灾变监测方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于特长隧道围岩灾变监测方法，其特征在于，第一数据的获取过程，包含以下步骤：使用双极天线和三极天线的第一扫描设备对围岩进行扫描，获取水平和垂直方向的反射信号，以及更全面的地下结构信息，包括水平、垂直和径向的反射信号。
3.如权利要求1所述的基于特长隧道围岩灾变监测方法，其特征在于，第二数据的获取过程，包含以下步骤：利用第二扫描设备采集特长隧道周围的围岩的原始扫描数据，获取地质结构的三维点云数据，并构建三维地质结构模型，对地质结构进行分析，得到地质结构的形变信息和移动趋势，将其作为第二数据。
4.如权利要求2所述的基于特长隧道围岩灾变监测方法，其特征在于，使用三维图形差异评估算法，对双极天线和三极天线获取的反射信号进行差异评估，确认筛选后的水平、垂直和径向的反射信号作为第一数据。
5.如权利要求4所述的基于特长隧道围岩灾变监测方法，其特征在于，包含以下步骤：
6.如权利要求5所述的基于特长隧道围岩灾变监测方法，其特征在于，反射信号进行比
7.如权利要求1所述的基于特长隧道围岩灾变监测方法，其特征在于，对第一数据及第二数据进行分析的过程，包含以下步骤：
8.如权利要求7所述的基于特长隧道围岩灾变监测方法，其特征在于，根据裂缝、空洞、形变及位移分析结果，对围岩的稳定性进行评估，确定围岩的稳定性等级，评估是否存在潜在的灾变风险。
9.如权利要求8所述的基于特长隧道围岩灾变监测方法，其特征在于，根据评估结果，识别围岩的潜在灾变风险，包括可能的崩塌、滑坡及坍塌风险，并提出相应的风险防范和处理建议；整理分析结果，编写电子评估报告。
10.如权利要求9所述的基于特长隧道围岩灾变监测方法，其特征在于，电子评估报告包含围岩稳定性评估、潜在风险识别、建议的监测及处理措施内容。
...【技术特征摘要】
1.一种基于特长隧道围岩灾变监测方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于特长隧道围岩灾变监测方法，其特征在于，第一数据的获取过程，包含以下步骤：使用双极天线和三极天线的第一扫描设备对围岩进行扫描，获取水平和垂直方向的反射信号，以及更全面的地下结构信息，包括水平、垂直和径向的反射信号。
3.如权利要求1所述的基于特长隧道围岩灾变监测方法，其特征在于，第二数据的获取过程，包含以下步骤：利用第二扫描设备采集特长隧道周围的围岩的原始扫描数据，获取地质结构的三维点云数据，并构建三维地质结构模型，对地质结构进行分析，得到地质结构的形变信息和移动趋势，将其作为第二数据。
4.如权利要求2所述的基于特长隧道围岩灾变监测方法，其特征在于，使用三维图形差异评估算法，对双极天线和三极天线获取的反射信号进行差异评估，确认筛选后的水平、垂直和径向的反射信号作为第一数据。
5.如权利要求4所述的基于特...
【专利技术属性】
技术研发人员：卓强，高军，孔军豪，林晓，王雪强，杨新忠，罗华松，温晓凯，刘凯文，周斌，秦稳念，李玉涛，李明星，陈善雄，
申请(专利权)人：中铁七局集团武汉工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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