【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地质探测，具体涉及一种tbm穿越不良地质地表-隧道联合作业方法及系统。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、随着隧道施工数量的不断增加，越来越多的隧道掘进机被应用于隧道施工。然而，tbm施工容易遇到不良地质，遭遇突水突泥等地质灾害。特别是当小直径tbm通过浅埋富水隧道时，由于探测和处置技术有限，更容易发生突涌水灾害。对于小直径tbm如果预测不精准则会产生灾难性后果，如造成隧道结构破坏、施工设备损坏、工期延误、人员伤亡等经济损失。
3、为了避免隧道掘进机隧道突水灾害的发生，经常采用超前预报技术对隧道前方的含水构造进行探测。然而，由于tbm施工环境的复杂性，电磁干扰极其复杂，钻爆法施工中可用的瞬变电磁和地质雷达技术无法应用于tbm隧道。同时，狭窄的施作空间使得大型注浆设备无法在隧道中使用。含水构造含水构造含水构造以上问题的存在使得小直径tbm隧道难以准确探明掌子面前方含水构造，难以有效对含水构造进行超前处置。因此如何更准确获取小直径tbm隧道掌子面前方含水构造空间分布和如何处置含水体是需要解决的重大难题。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决上述问题，提出了一种tbm穿越不良地质地表-隧道联合作业方法及系统，本专利技术可以为tbm(尤其是小直径tbm)穿越浅埋富水隧道提供处理范围和深度，进而提高注浆质量。
2、根据一些实施例，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种t
4、对目标区的地质进行初步分析；
5、根据初步分析结果，对目标区进行地洞联合预报方法进行预报，根据预报结果确定目标区含水体的位置和范围；
6、根据目标区含水体的位置和范围，确定注浆参数；
7、根据注浆参数，对目标区进行地面注浆；
8、进行注浆质量检测，注浆质量合格后tbm继续掘进；
9、对tbm开挖后的出水区域进行化学注浆，封堵出水口，完成对含水结构的处置。
10、作为可选择的实施方式，对目标区的地质进行初步分析的具体过程包括，在进行隧道开挖前要对开挖区域进行简单的地质背景调查，分析该区域的地质情况，粗略判断该区域的含水情况。
11、作为可选择的实施方式，对目标区进行地洞联合预报方法进行预报的具体过程包括：进行地面电阻率和隧道内电阻率反演，利用地面电阻率反演结果确定tbm隧道前方地层的电阻率范围，以此作为隧道电阻率反演的初始模型，通过隧道电阻率反演结果，结合隧道内的水情，判断含水构造的电阻率范围。
12、作为可选择的实施方式，进行地面电阻率反演的过程包括获取地面ert数据，对所述地面ert数据进行数据反演，得到ert检测结果，即目标区电阻率范围。
13、作为可选择的实施方式，采用最小二乘法对隧道电阻率数据进行反演，将地面电阻率反演获得的电阻率值用作不等式约束，并将其添加到电阻率反演的目标函数中。
14、作为进一步的实施方式，将地面电阻率反演得到的电阻率范围作为先验信息引入反演方程，反演电阻率的目标函数变为：
15、φ＝(δd-aδm)t(δd-aδm)+λ(cδm)t(cδm)
16、
17、其中，a为敏感度矩阵，mi为模型参数，c为光滑度矩阵，δd为观测数据与正演理论值的残差向量，δm为模型参数增向量，λ为权重系数。
18、作为可选择的实施方式，确定注浆参数的具体过程包括：根据目标区含水体的位置和范围，结合隧道内的水情，判断含水结构的电阻率范围，确定含水构造的范围，进而确定注浆的范围和深度，选择注浆材料和工艺。
19、作为可选择的实施方式，注浆工艺为隧道内化学灌浆与地面灌浆相结合的方式进行止水。
20、作为可选择的实施方式，当导水率小于设定值时地面注浆合格。
21、作为可选择的实施方式，对出水口采用化学灌浆封堵，化学灌浆选用聚氨酯灌浆材料。
22、一种tbm穿越不良地质地表-隧道联合作业系统，包括：
23、联合预报模块，用于根据目标区的地质，对目标区进行地洞联合预报方法进行预报，根据预报结果确定目标区含水体的位置和范围；
24、注浆参数确定模块，用于根据目标区含水体的位置和范围，确定注浆参数；
25、作业模块，用于根据注浆参数，对目标区进行地面注浆；进行注浆质量检测，注浆质量合格后tbm继续掘进；对tbm开挖后的出水区域进行化学注浆，封堵出水口，完成对含水结构的处置。
26、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
27、1.本专利技术解决了小直径tbm通过浅埋隧道施工时，解决由于隧道空间的限制超前地质预报施作困难、预测不准的问题，通过地面ert和隧道电阻率预测相结合的预测方法可以确定出含水构造的具体位置和范围。
28、2.本专利技术解决了小直径tbm隧道突水处理受空间限制、封堵效果不好、效率低、安全性差的问题，确定了处置的位置和深度做到更准确的处理避免材料的浪费、减少了处置时间。
29、3.本专利技术提出了小直径穿越浅埋富水隧道的地面隧道处理方法。地面灌浆用于封闭地面隧道地质勘探方法划定的含水构造范围和深度内的水。隧道出水口采用化学灌浆封堵。处理方法更有效的避免了突水灾害的发生，保证了小直径tbm的安全施工。
30、为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
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1.一种TBM穿越不良地质地表-隧道联合作业方法，其特征是，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种TBM穿越不良地质地表-隧道联合作业方法，其特征是，对目标区的地质进行初步分析的具体过程包括，在进行隧道开挖前要对开挖区域进行简单的地质背景调查，分析该区域的地质情况，粗略判断该区域的含水情况。
3.如权利要求1所述的一种TBM穿越不良地质地表-隧道联合作业方法，其特征是，对目标区进行地洞联合预报方法进行预报的具体过程包括：进行地面电阻率和隧道内电阻率反演，利用地面电阻率反演结果确定TBM隧道前方地层的电阻率范围，以此作为隧道电阻率反演的初始模型，通过隧道电阻率反演结果，结合隧道内的水情，判断含水构造的电阻率范围。
4.如权利要求1或3所述的一种TBM穿越不良地质地表-隧道联合作业方法，其特征是，进行地面电阻率反演的过程包括获取地面ERT数据，对所述地面ERT数据进行数据反演，得到ERT检测结果，即目标区电阻率范围。
5.如权利要求1或3所述的一种TBM穿越不良地质地表-隧道联合作业方法，其特征是，采用最小二乘法对隧道电阻率数据进行
6.如权利要求5所述的一种TBM穿越不良地质地表-隧道联合作业方法，其特征是，将地面电阻率反演得到的电阻率范围作为先验信息引入反演方程，反演电阻率的目标函数变为：
7.如权利要求1所述的一种TBM穿越不良地质地表-隧道联合作业方法，其特征是，确定注浆参数的具体过程包括：根据目标区含水体的位置和范围，结合隧道内的水情，判断含水结构的电阻率范围，确定含水构造的范围，进而确定注浆的范围和深度，选择注浆材料和工艺；
8.如权利要求1所述的一种TBM穿越不良地质地表-隧道联合作业方法，其特征是，当导水率小于设定值时地面注浆合格。
9.如权利要求1所述的一种TBM穿越不良地质地表-隧道联合作业方法，其特征是，对出水口采用化学灌浆封堵，化学灌浆选用聚氨酯灌浆材料。
10.一种TBM穿越不良地质地表-隧道联合作业系统，其特征是，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种tbm穿越不良地质地表-隧道联合作业方法，其特征是，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种tbm穿越不良地质地表-隧道联合作业方法，其特征是，对目标区的地质进行初步分析的具体过程包括，在进行隧道开挖前要对开挖区域进行简单的地质背景调查，分析该区域的地质情况，粗略判断该区域的含水情况。
3.如权利要求1所述的一种tbm穿越不良地质地表-隧道联合作业方法，其特征是，对目标区进行地洞联合预报方法进行预报的具体过程包括：进行地面电阻率和隧道内电阻率反演，利用地面电阻率反演结果确定tbm隧道前方地层的电阻率范围，以此作为隧道电阻率反演的初始模型，通过隧道电阻率反演结果，结合隧道内的水情，判断含水构造的电阻率范围。
4.如权利要求1或3所述的一种tbm穿越不良地质地表-隧道联合作业方法，其特征是，进行地面电阻率反演的过程包括获取地面ert数据，对所述地面ert数据进行数据反演，得到ert检测结果，即目标区电阻率范围。
5.如权利要求1或3所述的一种tbm穿越不良地质地表-隧道...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾垂刚，聂利超，赵海雷，周建军，宋志成，张硕，
申请(专利权)人：盾构及掘进技术国家重点实验室，
类型：发明
国别省市：
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