CN114278383A - 一种暗挖区段支护结构的拆除方法及监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种暗挖区段支护结构的拆除方法及监测系统，至少包括能够监测支护结构的变形量的监测单元、第一处理单元和第二处理单元，第一处理单元能够根据所述支护结构的初始参数、受力情况以及对应的支护结构在相同围压环境下的变形样本信息建立预设变形量与时间相关的第一变形曲线并发送至第二处理单元，第二处理单元基于由所述监测单元采集的与时间相关的支护结构变形数据建立实时的预设变形量与时间相关的第二变形曲线，其中，与时间相关的变形数据是以支护结构的预设变形量为驱动事件来记录的；在第二变形曲线无法与第一变形曲线重合的情况下，第二处理单元以更新预设变形量的方式来更新第二变形曲线并判断支护结构的异常情况。

Description

一种暗挖区段支护结构的拆除方法及监测系统

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种暗挖区段支护结构的拆除方法及监测系统。

背景技术

在隧道施工过程中，为了分析初期支护受力情况，以及为初期支护的动态设计提供参考依据，需要对钢拱架的应变进行监测。目前通常采用的初期支护拱架受力监测方法是：通过在初期支护拱架内部焊接钢筋应变计，然后将数据线引出初期支护外，待初期支护混凝土喷射完成后，开始连接采集仪进行数据采集处理。以上方法均需要为每一个钢筋应变计连接数据线，然后将数据线引出至每一个数据采集箱，通常数公里的隧道采用大量的数据线，工作量巨大，采集工作繁琐，工作效率低下。支护结构的作用在于改善围岩稳定状态和控制围岩运动的发展速度，以维护安全的工作空间。实际使用过程中，支护结构中的顶板与两帮锚杆为主要承力结构，两者相互影响，共同作为一个支护系统，给顶板支护系统提供了强有力的支点，避免出现顶板下沉剧烈、失稳和垮落等现象。同样，顶板保持稳定、完整也有利于减少变形。

中国专利CN112213007A公开了一种基于RFID技术的隧道初期支护拱架应变的无线监测方法，如下：步骤一、将第一电阻式应变片贴附于初期支护拱架待测应变处的表面；步骤二、将第二电阻式应变片固定于初期支护拱架待测应变处的周边；RFID标签采集惠斯通电桥的电压差值信号，并将电压差值信号转换为射频数字信号；步骤三、初期支护喷射混凝土，各监测单元固定于混凝土内；步骤四、使RFID阅读器进入RFID标签的射频识别范围，传输数据。通过该方法不需要为应变片连接大量长的数据线，能够减少工作量，同时提高数据采集的效率。该专利无法针对支护结构产生的变形进行分析，尤其是在发生异常变形时自动进行采样频率的调节以获取更加精准表征支护结构状态的数据，尤其是其没有将支护结构使用时长和环境变换纳入变形考虑因素，使得得到的变形数据无法准确地监控到支护结构出现破损的预兆，无法及时且预先对异常支护结构进行更换或拆除。

因而，现如今缺少一种使用操作简便且数据处理速度快、智能化程度高、使用效果好的无线支护监控系统，其能对整个支护结构的受力状态与变形量进行实时监控，并根据监控结果进行报警提示。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明的技术方案提供的是一种暗挖区段支护结构的监测系统，至少包括能够监测支护结构的变形量的监测单元、第一处理单元和第二处理单元，所述第一处理单元能够根据所述支护结构的初始参数、受力情况以及对应的支护结构在相同围压环境下的变形样本信息建立预设变形量与时间相关的第一变形曲线并发送至第二处理单元，所述第二处理单元基于由所述监测单元采集的与时间相关的支护结构变形数据建立实时的预设变形量与时间相关的第二变形曲线，其中，与时间相关的变形数据是以支护结构的预设变形量为驱动事件来记录的；在所述第二变形曲线无法与第一变形曲线重合的情况下，所述第二处理单元以更新所述预设变形量的方式来更新所述第二变形曲线并判断所述支护结构的异常情况。其优势在于，本申请能够对支护结构在隧道围岩作用下的使用状态跟随时间的推移而发生的变形情况进行预测和实时状态监测，并能够根据监测的信息准确判断出已损坏或即将发生损坏的支护结构的具体位置，方便施工人员根据获取的预警信息和破损信息及时准确地对指定区域的支护结构进行更换。此外，本申请通过将支护结构发生预设变形量的时间作为采样时间周期来对支护结构的变形情况进行监测，有利于更及时地监测到支护结构发生的异常变形。另外，支护结构在隧道围岩压力下发生正常变形时，监测装置能够减少发送数据的频率以及数据量。在出现异常变形时，监测单元能够将变形数据以及时间数据发送至处理模块，减少了监测过程中产生的数据量，降低了数据在传输过程中的数据延迟现象，使得数据分析模块能够对异常数据进行快速响应，从而及时发出预警信息。

根据一种优选的实施方式，所述第二处理单元能够在其建立的第二变形曲线与所述第一变形曲线存在差异时控制所述监测单元能够以减小其设定的预设变形量的方式反馈其监测到的支护结构发生预设变形量时的采样时间周期，从而所述监测单元能够在支护结构发生异常变形时缩短采样时间周期，使得所述第二处理单元获取数据点密集的第二变形曲线，其中，发生预设变形量的时间为采样时间周期。其优势在于，本装置的监测模块能够依据第一变形曲线和第二变形曲线表征的支护结构变形速率的变化而选择性地在发生异常变形的时间点以缩小预设变形量的方式缩短监测信息反馈的时间周期，从而获取准确率更好数据更多的数据集，从而能够更加准确有效地监测支护结构的使用状态。

根据一种优选的实施方式，在所述第二处理单元建立的第二变形曲线与所述第一变形曲线发生连续重叠的情况下，所述第二处理单元还能够控制所述就监测单元以增大设定的预设支护结构变形量的方式反馈其检测到的支护结构发生设定变形量的时间周期，使得所述监测单元能够在支护结构受隧道岩壁压力而发生正常变形的情况下延长采样周期。

根据一种优选的实施方式，所述第二处理单元基于实时的采样时间周期的变化率比较第二变形曲线与第一变形曲线中相对应部分表征支护结构变形程度的周期变化差异值，在周期变化差异值大于周期差异阈值时通过至少一个终端发出预警信息。

根据一种优选的实施方式，所述第二处理单元还是依据所述第一处理单元建立的第一变形曲线所变形的采样时间周期变化率来调整其建立的第二变形曲线的预测情况的。

根据一种优选的实施方式，在所述第一变形曲线表征的预设变形量发生变化而使得所变形的采样时间周期发生变化时，所述第二处理单元控制监测单元监测同时期的支护结构发生相同变形量并采集对应的采样时间周期，从而通过对比属于同一时间段的采样时间周期差异以判断支护结构发生变形的异常情况。

根据一种优选的实施方式，所述第一处理单元还能够响应于所述第二处理单元发送的预设变形量更新信息和/或隧道区域内的围压压力更新信息而更新与预设变形量对应的采样时间周期从而同步更新第一变形曲线信息。

根据一种优选的实施方式，在所述第二变形曲线与所述第一变形曲线相比出现一次差异时，所述第二处理单元进行一次预设变形量的减小和更新，将更新后的第一变形曲线与第二变形曲线进行对比，在所述第二变形曲线与所述第一变形曲线相比出现第N次差异时，若与当前预设变形量对应的周期变化差异值大于周期差异阈值，所述第二处理单元向至少一个所述终端发出预警信息。

本发明的技术方案还提供一种暗挖区段支护结构的拆除方法，包括以下步骤：通过前述权利要求中的监测系统对支护结构的变形情况进行监测；在支护结构出现异常变形时，增加发生异常变形的支护结构的变形量采集频率，并依据实时采集的支护结构变形数据以及支护结构在受力测试下发生损坏的样本信息判断该支护结构可使用情况，并针对分析结果发出支护结构维护或更换预警；根据监测情况对变形的支护结构进行拆除或更换。

根据一种优选的实施方式，所述支护结构的拆除是测定隧道该区域新建立的二次衬砌支护体系能够承受围压压力的情况下进行的；所述支护结构的更换是在待拆卸支护结构的同一隧道区域搭建临时补充支护以保持围岩结构的情况下进行变形支护结构的更换操作的。

附图说明

图1是本发明的一种暗挖区段支护结构的拆除方法及监测系统的优选实施例的工作流程示意图。

附图标记列表

1：监测单元；2：第一处理单元；3：第二处理单元；4：终端。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

实施例1

本申请涉及一种暗挖区段支护结构的监测系统，至少包括能够监测支护结构的变形量的监测单元1、第一处理单元2、第二第二处理单元3和终端4。

根据图1示出的一种具体的实施方式，监测单元1、第一处理单元2和第二第二处理单元3彼此建立数据连接。第一处理单元2和第二第二处理单元3还与至少一个终端4通过无线信号进行数据传输，从而将建立的第一变形曲线和/或第二变形曲线进行显示，并能够根据第一处理单元2和第二第二处理单元3分析得到的预警情况进行展示和提示。

监测模块1用于采集隧道到支护结构的变形参数及其变形的时间参数。监测模块1包括若干传感单元。若干传感单元分布在隧道内的支护结构上，采集支护结构的支护拱架，支护支撑杆等组成单元的参数。优选地，第一处理模块2和第二第二处理单元3均可以是处理器、服务器、云服务器、专用集成芯片中的一种或几种。优选地，终端4可以是计算机、显示器、便携移动终端、智能设备中的一种或几种。便携移动终端例如便携式计算机、智能手表、智能眼镜、智能手环、平板电脑中的一种或几种。

优选地，支护结构的预设变形量为预先设置的变形量。其中，与时间相关的支护结构变形数据是以支护结构发生预设变形量为驱动事件来记录的。当支护结构每发生一个预设变形量时所用的时间为采样时间周期。当支护结构的变形速度变化时，与发生一个预设变形量发时间对应的采样时间周期会发生变化。采样时间周期与预设变形量的比为预设变形量与时间的变形曲线的曲线斜率。曲线斜率越大，表示支护结构发生一个预设变形量时间对应的采样时间周期越长，支护结构变形量速度慢，施工的安全程度高。反之，曲线斜率越小，表示支护结构发生一个预设变形量时间对应的采样时间周期越短，支护结构变形量速度快，施工的安全程度低，危险程度高。

优选地，支护结构的变形量值越大，预设变形量值越小，从而缩短采样时间周期。支护结构的量越大，发生事故的可能性就越高。缩短采样时间周期有利于提高监测支护结构的时间密度，从而及时发现支护结构的变形量异常。

本发明通过监测采样时间周期的变化来检测支护结构变形量的速度变化，通过监测变形曲线的斜率变化来分析支护结构的变形量是否异常。在变形量异常的情况下，发生预设变形量的采样时间变化，曲线斜率异常。因此，本发明通过曲线斜率异常来及时调整预设变形量，从而进一步监测变形曲线的斜率变化，及时确定支护结构的变形量并发生预警。

实施例2

本申请涉及一种暗挖区段支护结构的监测系统，可以包括监测单元1、第一处理单元2和第二处理单元3。监测单元1能够根据第二处理单元3的处理结果针对性地调节其反馈周期的设定值。第一处理单元2的处理结果能够发送至第二处理单元3以用作进一步的处理分析和发送至终端4进行其建立的第一变形曲线的展示。第二处理单元3能够将其建立的第二变形曲线和实时对比分析结果发送至终端4用以展示，并在存在异常的情况下通过终端4进行预警。第一处理单元2基于同一支护结构的初始参数、受力情况以及对应的支护结构在相同围压环境下的变形样本信息建立预设支护结构变形量与时间相关的第一变形曲线。在布设于支护结构上的监测单元1定期获取到的支护结构与时间相关的变形信息的情况下，第二处理单元3依据采集的支护结构变形数据建立实时的支护结构发生预设变形量与时间相关的第二变形曲线。在第二处理单元3建立的第二变形曲线与其接收到的第一变形曲线存在差异的情况下，第二处理单元3以更新预设变形量的方式来更新第二变形曲线并判断支护结构是否存在随时间而发生的异常变形的可能，使得终端4能够根据接收到的第一变形曲线、第二变形曲线以及支护结构异常变形情况获取不同隧道区段内支护结构的完好程度以及对支护结构在后续的一定时间内的状态进行合理预测。当判断出支护结构是否存在异常变形、变形以及崩塌风险时，能够通过终端4进行及时预警，使得施工人员能够提前进行指定区域的支护结构的更换或拆除。

优选地，预设变形量为预先设置的变形量。其中，与时间相关的变形信息是以支护结构的预设变形量为驱动事件来记录的。当支护结构每变形一个预设变形量时所用的时间为采样时间周期。当支护结构的变形速度变化时，与发生一个预设变形时间对应的采样时间周期会发生变化。采样时间周期与预设变形量的比为预设变形量与时间的变形曲线的曲线斜率。曲线斜率越大，表示支护结构发生一个预设变形时间对应的采样时间周期越长，支护结构变形速度慢，施工的安全程度高。反之，曲线斜率越小，表示支护结构发生一个预设变形量的时间对应的采样时间周期越短，支护结构变形速度快，施工的安全程度低，危险程度高。优选地，采样用的预设变形量是随变形量变大而缩短采样时间周期的方式来设定的。支护结构的变形量值越大，预设变形量值越小，从而缩短采样时间周期。支护结构的量越大，发生事故的可能性就越高。缩短采样时间周期有利于提高监测支护结构的时间密度，从而及时发现支护结构的变形异常。使用时，监控人员能够根据在施工过程中采样时间周期的变化来监测支护结构变形的速度变化，通过监测变形曲线的斜率变化来分析支护结构的变形是否异常。在变形异常的情况下，发生预设变形量的采样时间变化，曲线斜率异常。因此，本发明通过曲线斜率异常来及时调整预设变形量，从而进一步监测变形曲线的斜率变化，及时确定支护结构的变形量并发生预警。

优选地，本申请的检测系统主要是为了能够在完成隧道支护搭建后能够长期对支护结构的健康状况进行监测，尤其是处于地质运动变化较多、地质松软、承重时间较多的隧道地质运动频繁区域的支护结构进行监测。其目的在于能够有效地保证支护结构能够始终保持一个良好的支撑状态。另外，通过对支护结构的变形监测，能够在发生异常情况时，及时地对指定的支护结构进行实地检测、维护或者更换，隧道岩体的稳定性。监测单元1的设置能够帮助施工人员快速有效地定位到出现变形等异常情况的支护结构所处位置，极大地降低了维修所需的时间。此外，监测单元1采集的变形数据还能够进行汇总和整理用于对整个支护体系工作情况进行监测，帮助施工人员能够在进行不同区域的地下工程施工时能够依据采集的监测数据进行针对性地补充支护措施。优选地，第一变形曲线和第二变形曲线的建立以及监测单元1采集的监测数据还能够帮助施工人员在一定时间内对支护结构的使用状况做出合理的预测，从而当支护结构存在异常变形时，能够提前做出维修规划，从而保证隧道的稳定。

优选地，隧道围岩随时间的变化可能发生应力变化，因此，能够对支护结构的变形进行监测并及时作出合理的预测能够辅助施工人员在支护结构发生损坏、变形之间及时地做出有效的防护措施或维修，在一定程度上是能够减小损失并保证了该隧道的安全性，避免发生崩塌。

优选地，第二处理单元3能够在其建立的第二变形曲线与第一变形曲线存在差异时控制监测单元1能够以减小其设定的预设变形量的方式反馈其监测到的支护结构变形设定量的时间周期，从而监测单元1能够在支护结构变形异常时缩短采样周期，使得第二处理单元3获取数据点密集的第二变形曲线。优选地，在第二处理单元3建立的第二变形曲线与第一变形曲线发生连续重叠的情况下，第二处理单元3还能够控制就监测单元1以增大设定的预设变形量的方式反馈其检测到的支护结构变形设定量的时间周期，使得监测单元1能够在支护结构正常变形情况下延长采样周期。通过将采样周期设置为跟随实际的变形速度进行可变式调整，从而能够在平稳期减少数据传输，在变动期增加采集频率，从而能够有效地提高预测的准确性和有效性。

优选地，第二处理单元3基于实时的采样时间周期的变化率比较第二变形曲线与第一变形曲线中相对应部分表征支护结构变形程度的周期变化差异值，在周期变化差异值大于周期差异阈值时通过终端4发出预警信息。本发明中，安装于隧道不同区段和同区段不同位置的支护结构均设置有一个对应的变形异常的周期差异阈值。当周期变形量差异值异常时，表示支护结构的变形发生了异常，需要施工方或隧道监护人员及时调查和调整当前的隧道的掘进进度和出现变形异常区域的支护体系，对现有的支护结构进行更换和/或补充，降低隧道围岩发生崩溃等不良风险。

优选地，预处理模块2基于预先输入地质参数、变形参数、隧道围岩地质动态波动轨迹信息提取与预设变形量对应的第一变形曲线。预处理模块2还能够响应于第二处理单元3发送的预设变形量更新信息和/或隧道区域内的围岩压力而更新与预设变形量对应的采样时间周期从而同步更新第一变形曲线信息。优选地，第二处理单元3还是依据预处理模块2建立的第一变形曲线中变形的采样时间周期变化率来调整其建立的第二变形曲线的预测情况的。在第一变形曲线表征的预设变形量发生变化而使得所变形的采样时间周期发生变化时，第二处理单元3控制监测单元1监测同时期的相同变形量并采集对应的采样时间周期，从而通过对比属于同一时间段的采样时间周期差异以判断支护结构的变形异常情况。支护结构受岩体围压的作用发生持续的变形是与一个预设变形量内的时间周期相关的，因此通过设定变形量发生的时间周期的监测和对比，能够更加客观地获取支护结构是否发生异常变形，并能够有效地将获取的变形曲线用于其他相似地质环境下隧道挖掘工程中支护结构的变形监测，由于其预先输入参数、信息构建的第一变形曲线是类似的，能够用对比的方式及时发现支护结构的异常情况和异常发生位置，并能够对后续的施工进行风险预测。

优选地，在第二变形曲线与第一变形曲线相比出现一次差异时，第二处理单元3进行一次预设变形量的减小和更新，将更新后的第一变形曲线与第二变形曲线进行对比，在第二变形曲线与第一变形曲线相比出现第N次差异时，若与当前预设变形量对应的周期变化差异值大于周期差异阈值，第二处理单元3向至少一个终端4发出预警信息。在隧道中，支护结构能够发生的变形量时一定的，当超出结构搭建时设置的变形阈值时，支护结构就会发生损坏，从而导致隧道围岩压力无法维持，使得隧道岩壁出现岩体脱落乃至崩塌，因此，当按照实时的变形量以及样本数据的斜率预测后续的沉降情况时，实际变形量大于支护结构的变形阈值，必然会导致隧道岩体的脱落和崩塌。因此，施工方能够基于预警调整指定位置的支护结构，及时对变形严重的区域进行补充支护，避免未来的施工风险。

实施例3

本发明还涉及一种暗挖区段支护结构的拆除方法，包括以下步骤：

通过前述权利要求中的监测系统对支护结构的变形情况进行监测；

在支护结构出现异常变形时，增加发生异常变形的支护结构的变形量采集频率，并依据实时采集的支护结构变形数据以及支护结构在受力测试下发生损坏的样本信息判断该支护结构可使用情况，并针对分析结果发出支护结构维护或更换预警；

根据监测情况对变形的支护结构进行拆除或更换。

优选地，支护结构的拆除是测定隧道该区域新建立的二次衬砌支护体系能够承受围压压力的情况下进行的。优选地，支护结构的更换是在待拆卸支护结构的同一隧道区域搭建临时补充支护以保持围岩结构的情况下进行变形支护结构的更换操作的。

实施例4

本实施例是对实施例1的进一步改进，重复的内容不再赘述。

优选地，在隧道围岩地质参数及支护结构参数相同或者近似的情况下，支护结构发生的变形情况是近似的。基于支护结构的初始参数、受力情况以及对应的支护结构在相同围压环境下的变形样本信息获取第一变形曲线，有利于得到与第二变形曲线相似的数据样本，更有利于基于曲线斜率变化来预测支护结构的第二变形曲线的变化。在预设变形量已知的情况下，监测模块只需要将发生预设变形量的时间信息发送至第二处理模块，从而减少了监测模块与第二处理模块之间的数据传输量，降低数据的延迟程度。

优选地，第一处理模块根据接收的预设变形量为a，从变形样本数据提取支护结构每变形量为a时的时间数据。两次时间数据之间的时间间隔为采样时间周期。由时间数据和预设变形量的变形形成了第一变形曲线。预设变形量为a。监测模块1在支护结构每发生数值为a的变形量时发送时间数据。两次时间数据之间的时间间隔为采样时间周期。由时间数据和预设变形量的变形形成了第二变形曲线。优选地，在预设变形量相同的情况下，第一变形曲线与第二变形曲线进行对比，尤其对比曲线斜率的差异。在曲线斜率存在差异时，需要进一步判断第二变形曲线是否存在安全风险。如若仅根据当前的差异判断支护结构的变形量是否存在异常，很可能会出现结果偏差，有可能在支护结构发生预设变形量的过程中，变形的过程是正常的，变形的若干误差导致了当前曲线斜率的整体误差。因此，在发现曲线斜率异常时，对曲线斜率的变化进一步微观化，才能够体现支护结构的实时变形与变形样本的差异性。

本发明中，更新预设变形量的次数不限于一次，可以是两次甚至更多次，使得第二变形曲线形成近似光滑的曲线，有利于显示第二变形曲线与第一变形曲线之间的斜率差异是否超出了差异阈值，从而及时发出预警信息。例如，第二变形曲线与第一变形曲线的斜率差异为－0.4，差异阈值为－0.25。明显地，第二变形曲线的斜率出现了异常，即支护结构的变形速度加快，采样时间周期缩短，曲线斜率变小。此时，在第二处理模块向至少一个终端4发出预警信息的同时，需要进一步缩小预设变形量以增加支护结构的数据采集密度。直至在预设变形量调节至最小变形量值时，若第二变形曲线的斜率依然异常，则第二处理模块能够提高预警信息的等级并向至少一个终端4发送。

优选地，采样时间周期的变化率即后一个采样时间周期与前一个采样时间周期相比的变化率。虽然本发明的第二处理模块实时监测第二变形曲线的曲线斜率的变化，但是这是实时数据与样本数据进行对比，只能够得到当前施工过程与样本工程的差异，无法得到当前施工工程自身变化的情况。因此，本发明的第二处理模块同时实时的监测采样周期变化率，在采样周期变化率超过预设的变化率阈值时，无论是否曲线斜率异常，第二处理模块均比较第二变形曲线与第一变形曲线在同一施工工艺的支护结构的周期变化差异值。例如，在某个施工工艺阶段，第一变形曲线发生设定变形量的采样时间周期为六天，第二变形曲线所代表的同一时期发生设定变形的采样时间周期为三天，周期变化差异值为三天，大于周期差异阈值两天。则施工人员根据终端接收的预警信息，对周期差异和当前变形量进行评估，确定当前隧道的安全程度。

本发明不仅监测曲线斜率与样本数据的差异，还监测变形曲线自身的变化差异以及具体差异数值，从而避免仅监测曲线斜率导致的具体深度数值差异较大的缺陷。优选地，第二处理模块3基于第一变形曲线的采样时间周期变化率来调整第二变形曲线的预测部分。本发明的第二变形曲线不仅显示当前实时的支护结构的采样时间周期，还根据第一变形曲线的曲线斜率变化对第二变形曲线进行延续，形成具有预测内容的第二变形曲线。在第二变形曲线的预测部分与第一变形曲线的对应部分的周期变化差异值，在周期变化差异值大于周期差异阈值时发出预警信息。在第二变形曲线的预测部分存在安全风险时，施工人员能够提前进行预防性施工以及施工工艺的调整，避免当前支护结构由于继续按照第一变形曲线变化形成的安全风险。优选地，在第二变形曲线与第一变形曲线相比出现一次差异时，第二处理模块进行一次预设变形量的减小和更新，将更新后的第一变形曲线与第二变形曲线进行对比，在第二变形曲线与第一变形曲线相比出现第N次差异时，若与当前预设变形量对应的周期变化差异值大于周期差异阈值，第二处理模块向至少一个终端发出预警信息。此处N为正整数。当第二处理模块基于曲线斜率差异进行多次预设变形量的调节的过程中，第二变形曲线会越来越趋近于光滑的曲线，更能够反映出支护结构的变形量随时间的变化。

本发明基于曲线斜率的异常才开始增加数据采集量和采集时间密度，能够增加有效数据的采集，提高数据采集的有效率。在施工过程完成后，第二处理模块将与第二变形曲线相关的时间、变形量、地质参数支护结构参数等信息存储至与第一处理模块连接的存储模块，形成新的样本数据。优选地，在地质参数近似并且至少两个变形曲线相似的情况下，第一处理模块将至少两个变形曲线拟合形成参考预设变形量与时间相关的参考变形曲线。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。

Claims (10)

1.一种暗挖区段支护结构的监测系统，至少包括能够监测支护结构的变形量的监测单元(1)、第一处理单元(2)和第二处理单元(3)，其特征在于，所述第一处理单元(2)能够根据所述支护结构的初始参数、受力情况以及对应的支护结构在相同围压环境下的变形样本信息建立预设变形量与时间相关的第一变形曲线并发送至第二处理单元(3)，所述第二处理单元(3)基于由所述监测单元(1)采集地与时间相关的支护结构变形数据建立实时的预设变形量与时间相关的第二变形曲线，其中，与时间相关的变形数据是以支护结构的预设变形量为驱动事件来记录的；

在所述第二变形曲线无法与第一变形曲线重合的情况下，所述第二处理单元(3)以更新所述预设变形量的方式来更新所述第二变形曲线并判断所述支护结构的异常情况。

2.如权利要求1所述的暗挖区段支护结构的监测系统，其特征在于，所述第二处理单元(3)能够在其建立的第二变形曲线与所述第一变形曲线存在差异时控制所述监测单元(1)能够以减小其设定的预设变形量的方式反馈其监测到的支护结构发生预设变形量时的采样时间周期，从而所述监测单元(1)能够在支护结构发生异常变形时缩短采样时间周期，使得所述第二处理单元(3)获取数据点密集的第二变形曲线，其中，

发生预设变形量的时间为采样时间周期。

3.如权利要求2所述的暗挖区段支护结构的监测系统，其特征在于，在所述第二处理单元(3)建立的第二变形曲线与所述第一变形曲线发生连续重叠的情况下，所述第二处理单元(3)还能够控制所述监测单元(1)以增大设定的预设支护结构变形量的方式反馈其检测到的支护结构发生设定变形量的时间周期，使得所述监测单元(1)能够在支护结构受隧道岩壁压力而发生正常变形的情况下延长采样周期。

4.如权利要求2所述的暗挖区段支护结构的监测系统，其特征在于，所述第二处理单元(3)基于实时的采样时间周期的变化率比较第二变形曲线与第一变形曲线中相对应部分表征支护结构变形程度的周期变化差异值，在周期变化差异值大于周期差异阈值时通过至少一个终端(4)发出预警信息。

5.如权利要求2所述的暗挖区段支护结构的监测系统，其特征在于，所述第二处理单元(3)还是依据所述第一处理单元(2)建立的第一变形曲线所变形的采样时间周期变化率来调整其建立的第二变形曲线的预测情况的。

6.如权利要求5所述的暗挖区段支护结构的监测系统，其特征在于，在所述第一变形曲线表征的预设变形量发生变化而使得所变形的采样时间周期发生变化时，所述第二处理单元(3)控制监测单元(1)监测同时期的支护结构发生相同变形量并采集对应的采样时间周期，从而通过对比属于同一时间段的采样时间周期差异以判断支护结构发生变形的异常情况。

7.如前述权利要求之一所述的暗挖区段支护结构的监测系统，其特征在于，所述第一处理单元(2)还能够响应于所述第二处理单元(3)发送的预设变形量更新信息和/或隧道区域内的围岩压力更新信息而更新与预设变形量对应的采样时间周期从而同步更新第一变形曲线信息。

8.如前述权利要求之一所述的暗挖区段支护结构的监测系统，其特征在于，在所述第二变形曲线与所述第一变形曲线相比出现一次差异时，所述第二处理单元(3)进行一次预设变形量的减小和更新，将更新后的第一变形曲线与第二变形曲线进行对比，

在所述第二变形曲线与所述第一变形曲线相比出现第N次差异时，若与当前预设变形量对应的周期变化差异值大于周期差异阈值，所述第二处理单元(3)向至少一个所述终端发出预警信息。

9.一种暗挖区段支护结构的拆除方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过前述权利要求中的监测系统对支护结构的变形情况进行监测；

在支护结构出现异常变形时，增加发生异常变形的支护结构的变形量采集频率，并依据实时采集的支护结构变形数据以及支护结构在受力测试下发生损坏的样本信息判断该支护结构可使用情况，并针对分析结果发出支护结构维护或更换预警；

根据监测情况对变形的支护结构进行拆除或更换。

10.如前述权利要求之一所述的暗挖区段支护结构的拆除方法，其特征在于，所述支护结构的拆除是测定隧道该区域新建立的二次衬砌支护体系能够承受围压压力的情况下进行的；

所述支护结构的更换是在待拆卸支护结构的同一隧道区域搭建临时补充支护以保持围岩结构的情况下进行变形支护结构的更换操作的。

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