CN116044501A - 一种超前地质预报动态监测预警系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超前地质预报动态监测预警系统及方法，包括监测预警处理单元、预警决策单元和多个用于对隧道施工掌子面前方地质进行预报的综合超前地质预报单元，每个综合超前地质预报单元分别实时探测隧道施工掌子面前方地质不同位置的变化情况，并获取隧道施工掌子面前方地质的探测数据，所述监测预警处理单元获取探测数据，并根据探测数据进行综合分析判别施工掌子面前方地质构造状况，形成隧道地质分析结果，所述预警决策单元根据隧道地质分析结果及时发布隧道施工作业预警决策。本发明通过多项预测预报手段获取探测数据并进行综合分析，提高预报准确性，实现预报、分析、决策及预警于一体的监测及预警，为隧道的安全建设保驾护航。
Description
技术领域
本发明属于隧道工程建设监测技术领域，尤其涉及一种超前地质预报动态监测预警系统及方法。
背景技术
伴随着我国基础设施的建设能力的增强，隧道施工技术有了飞速的发展。由于在隧道施工过程中对掌子面前方地质情况了解不清，给隧道施工带来很大的盲目性，施工中经常出现预料不到的塌方、冒顶、涌水等事故。事故一旦发生，轻则影响施工，增加工程投资；重则造成人员伤亡及机械损坏，而且事故发生后的处理工作难度较大。如何解决上述问题己成为隧道工程界日益关注的问题，隧道地质超前预报也越来越受到人们的重视。
隧道施工工艺种类较多且较为复杂，施工质量和安全受软弱岩石、破碎带、断层、节理裂隙发育带、溶洞、地下水等地质因素影响较大，当存在特殊地质和不良地质情况下，隧道施工质量整体性和稳定性难以得到保证，特别是在含水的情况下，常常会造成塌方等地质灾害的发生，严重影响施工作业的安全。因此提前获取隧道前方掌子面及隧道围岩的地质情况显得尤为重要，目前隧道施工建设在超前地质动态监测及预警方面仍处于起步阶段，且多为单一监测或预警系统。由于隧道灾害又发因素的多样性及复杂性，亟需联合多手段超前地质预报对隧道施工前方的地质进行综合分析，提高超前地质预报的可靠性和准确性，因此，提出一种超前地质预报动态监测预警系统，解决目前隧道超前地质预报的动态监测难及预报不及时等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超前地质预报动态监测预警系统及方法，本发明通过多项预测预报手段获取探测数据并进行综合分析，得到超前地质预报结果，解决了地质预报方法单一、预报距离有局限性、地质预报质量差等问题，提高预报准确性，实现预报、分析、决策及预警于一体的监测及预警，确保隧道施工安全，为隧道的安全建设保驾护航。本发明采用的技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供了一种超前地质预报动态监测预警系统，所述监测预警系统包括监测预警处理单元、预警决策单元和多个用于对隧道施工掌子面前方地质进行监测的综合超前地质预报单元，每个综合超前地质预报单元分别实时探测隧道施工掌子面前方地质不同位置的变化情况，并获取隧道施工掌子面前方地质的探测数据，所述监测预警处理单元获取探测数据，并根据探测数据进行综合分析判别施工掌子面前方地质构造状况，形成隧道地质分析结果，所述预警决策单元将隧道地质分析结果通过无线传输的形式快速反馈至施工现场并根据隧道地质分析结果及时发布隧道施工作业预警决策。
上述方案进一步优选的，所述监测预警处理单元包括地质分析模块、地质情况判别模块、安全性评估模块和灾害分类模块和风险评估模块；所述地质分析模块用于根据每个综合超前地质预报单元实时探测的多源探测数据对施工掌子面前方地质构造状况进行分析，获取地质构造分析结果；所述地质情况判别模块根据地质构造分析结果判别前方地质是否存在特殊地质和不良地质的情况；所述安全性评估模块根据判别结果进行预测评估前方地质是否存在发生塌方或地质灾害的概率，所述灾害分类模块用于对预测评估结果按照不同地质条件引发隧道施工的灾害等级进行分类，所述风险评估模块用于对不同灾害发生的影响范围及破坏程度进行评估，将评估结果通过预警决策单元为隧道后续施工提供地质监测及预报灾害情况并及时发布隧道施工作业预警决策。
上述方案进一步优选的，所述综合超前地质预报单元通过用地质分析法、物探法及超前钻孔探测法对隧道施工掌子面的前方地质进行探测，获取隧道施工掌子面前方地质不同位置的变化数据。
上述方案进一步优选的，所述地质分析模块通过多源探测结果分析法进行分析，先为每种探测结果进行权重配置，然后基于所配置的权重采用加权叠加进行围岩判别综合分析探测结果，加权叠加满足如下计算模型：
y＝A1a1x1+A2a2x2+A3a3x3+...+Ananxn；
其中，y表示综合超前地质预报的结果，a1，a2，a3，…，an分别表示不同地质监测结果来源的权重，x1、x2、x3、…、x n分别表示各个监测结果，且满足：a1+a2+a3+…+an＝1，A1、A2、A3、…A n分别表示不同地质出现的概率。
上述方案进一步优选的，所述综合超前地质预报单对隧道施工掌子面的前方地质进行探测包括但不限于地层岩性，地质构造、不良地质和地下水带。
上述方案进一步优选的，对灾害等级进行分类划分为四类，分别包括围岩的变形破坏灾害、涌水与漏水灾害、山体沉降与塌陷灾害以及各种不良地质灾害。
根据本发明的另一方面，本发明提供了一种超前地质预报动态监测预警方法，所述监测预警方法包括如下步骤：实时探测隧道施工掌子面前方地质不同位置的变化情况，并获取隧道施工掌子面前方地质的探测数据，根据探测数据进行综合分析判别施工掌子面前方地质构造状况，并形成隧道地质分析结果；将隧道地质分析结果通过无线传输的形式快速反馈至施工现场并根据隧道地质分析结果及时发布隧道施工作业预警决策。
上述方案进一步优选的，实时探测隧道施工掌子面前方地质不同位置的变化情况包括采用地质分析法、物探法及超前钻孔探测法对隧道施工掌子面的前方地质进行探测，获取隧道施工掌子面前方地质不同位置的变化数据。
上述方案进一步优选的，根据探测数据进行综合分析判别施工掌子面前方地质构造状况包括如下步骤：建立所述探测数据与掌子面前方地质不同位置之间的关联关系，使不同时刻获取的探测数据与掌子面前方地质位置信息形成一一对应，将地质构造状况、掌子面前方地质位置信息和探测数据之间的关联关系进行综合分析，获取隧道地质构造的分布情况。
上述方案进一步优选的，对关联关系进行综合分析采用多源探测结果分析法进行分析，其分析过程为：先为每种探测结果进行权重配置，且根据不同的预报监测手段对地层敏感性的差异，在权重配置时做出相应的调整，然后基于所配置的权重采用加权叠加方式进行围岩判别综合分析探测结果综上所述，本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：
(1)本发明通过采取多源监测结果分析法将多种地质预报方法结合形成综合超前地质预报，解决了地质预报方法单一、预报距离有局限性、地质预报质量差等问题。多项预测预报手段所得的资料数据进行综合分析和评判，以获取更全面、准确的工作面前方地质信息，达到长短结合、取长补短、相互印证，并结合掌子面揭示的地质条件、发展规律、趋势以及前兆进行预测、预判，得到超前地质预报结果，提高预报准确性，实现监测、分析、决策及预警于一体的监测及预警系统，确保隧道施工安全，为隧道的安全建设保驾护航。
(2)本发明还进行灾害分类及风险评估结果的决策分析，并对结果进行预警发布，形成超前地质预报预警，从而可将地质监测及评估预报结果同时传输给施工控制台及施工现场，减少发生人员伤亡及机械损坏的事故。
附图说明
图1是本发明的一种超前地质预报动态监测预警系统的系统原理图；
图2是本发明的一种超前地质预报动态监测预警方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
结合图1和图2所示，据本发明的一种超前地质预报动态监测预警系统，所述监测预警系统包括监测预警处理单元、预警决策单元和多个用于对隧道施工掌子面前方地质进行预报的综合超前地质预报单元，每个综合超前地质预报单元分别实时探测隧道施工掌子面前方地质不同位置的变化情况，并获取隧道施工掌子面前方地质的探测数据，所述监测预警处理单元获取探测数据，并根据探测数据进行综合分析判别施工掌子面前方地质构造状况，形成隧道地质分析结果，所述预警决策单元将隧道地质分析结果通过无线传输的形式快速反馈至施工现场并根据隧道地质分析结果及时发布隧道施工作业预警决策；在本发明中，所述监测预警处理单元包括地质分析模块、地质情况判别模块、安全性评估模块和灾害分类模块和风险评估模块；所述地质分析模块根据每个综合超前地质预报单元实时探测的多源探测数据对施工掌子面前方地质构造状况进行分析，获取地质构造分析结果；所述地质情况判别模块根据地质构造分析结果判别前方地质是否存在特殊地质和不良地质的情况，可根据工程地质资料、隧道设计图、隧道区各种介质物性参数，提前了解开挖面前方一定范围的围岩岩性、类别、破碎状况、含水率及溶洞情况，结合隧道掌子面施工前方地质综合分析结果，判别前方地质是否存在特殊地质和不良地质的情况。所述安全性评估模块根据判别结果进行预测评估前方地质是否存在发生塌方或地质灾害的概率，根据上述的地质情况判别的结果，对隧道设计、后续施工环境及工程安全性进行分析评价，预测是否存在发生塌方等地质灾害的概率，为现场是否可正常进行掌子面施工掘进施工提供依据，根据三种不同的地质监测手段得到的前方地质条件结果，采用加权叠加公式进行围岩的最终等级判断，当判别围岩结果的可能大于某一阈值(比如假设为假设80％)的时候，则对围岩进行判定；根据判断的围岩等级与设计时采用的围岩等级，分析后续隧道设计、后续施工环境及工程安全性进行分析评价；所述灾害分类模块用于对预测评估结果按照不同地质条件引发隧道施工的灾害等级进行分类，对施工灾害等级进行分类划分为四类，主要有：围岩的变形破坏灾害，诱发原因：前方岩层破碎岩、存在软岩、溶洞、暗河等；涌水、漏水灾害，诱发原因：前方地层存在裂隙水、溶洞、暗河等；山体沉降和塌陷灾害，诱发原因：岩体破碎、软岩、裂隙水、暗河等；其它地质灾害，诱发原因：各种不良地质灾害情况等。所述风险评估模块用于对不同灾害发生的影响范围及破坏程度进行评估，将评估结果通过预警决策单元为隧道后续施工提供地质监测及预报灾害情况并及时发布隧道施工作业预警决策。所述综合超前地质预报单元通过用地质分析法、物探法及超前钻孔探测法对隧道施工掌子面的前方地质进行探测，获取隧道施工掌子面前方地质不同位置的变化数据，对可能发生较大地质变化、溶洞及可能含水地段，实现监测数据与现场施工实时动态结合，形成隧道超前地质的动态监测模型，实现多源超前地质预报手段的联合应用，联合多种地质监测设备进行联合分析，提高了隧道超前地质预报动态监测结果的可靠性和准确性。所述预警决策单元对风险评估结果进行决策分析，并对评估结果进行预警发布，从而完成超前地质预报预警；所述预警决策单元还利用施工期间的多源超前地质预报，对施工工艺及施工支护设计的合理性进行判别，判别勘察的地层数据与施工期间的多源超前地质预报数据的计算结果是否一致，若不一致，则需对多源超前地质预报数据作进一步分析，获取施工工艺或施工支护设计可能造成隧道失稳估计值，若估计值小于预设失稳估计值，则进行及时预警。
在本发明中，所述预警决策单元的决策分析结果主要为多项超前地质预报的分析结果；由于现场施工工艺及隧道施工支护设计主要基于隧道的前期施工勘察，但前期勘察布设点距离较远，且勘察的地层与实际施工的地层容易存在明显的差别。基于决策分析结果，利用施工期间的多源超前地质预报，并对施工工艺及施工支护设计的合理性进行判别。具体应用方式为：当设计采用的勘察地层数据与施工期间的多源超前地质预报计算的结果不一样的时候，根据多源地质预报的地层数据，采用数值分析软件(如flac3d，MIDAS/GTS、abaqus等)进行分析，当发现施工工艺或设计可能造成隧道失稳时，进行及时预警、更改施工工艺及设计变更等措施，确保隧道施工安全；将地质监测及评估预报结果同时传输给施工控制台及施工现场，当现场接受到危险信号后，将发出警报鸣笛声或智慧大屏直接显示的形式提醒现场作业人员，大大提高了监测及预警的效率，通过综合超前地质预报，可提前发现掌子面前方地质情况，及时调整采取施工措施，对设计方案进行调整并优化；当施工控制台收到灾害分类及灾害预报情况时，可立即组织技术专家人员对预报信息进行处理，结合施工现场及施工设计情况，对后续施工进行技术论证，并将论证结果通过无线传输的形式快速反馈至施工现场，从而实现决策与预警一体化的分析。
所述地质分析模块通过多源探测结果分析法进行分析，为每种探测结果进行权重配置，并基于所配置的权重，通过对地质进行趋势分析及构造(主要指地质条件变化趋势，前方地质构造等)相关性分析过程采取多源监测结果分析法进行分析，为每种监测结果进行权重配置，并基于所配置的权重，对掌子面前方地质情况进行综合分析，形成由多种超前地质方法联合的地质预报监测，解决了地质预报方法单一、预报距离有局限性的问题，提高了地质预报的质量及范围，探明前方地层情况，减低了施工作业的安全风险，提高了施工作业的效率；加权叠加满足如下计算模型：
y＝A1a1x1+A2a2x2+A3a3x3+...+Ananxn；
其中，y表示综合超前地质预报的结果，a1，a2，a3，…，an分别表示不同地质监测结果来源的权重，x1、x2、x3、…、x n分别表示各个不同地质位置监测结果，且满足：a1+a2+a3+…+an＝1，A1、A2、A3、…A n分别表示不同地质(地质状况或灾害)出现的概率。
所述综合超前地质预报单对隧道施工掌子面的前方地质进行探测包括但不限于地层岩性，地质构造、不良地质和地下水带，主要运用地质分析法、物探法及超前钻孔探测法三种地质探测方法对隧道施工掌子面的前方地质进行监测，主要探明的地质包括但不限于：(1)地层岩性，如软弱夹层、破碎地层及特殊岩土。(2)地质构造，特别对断层、节理密集带、褶皱构造等。(3)不良地质，特别是溶洞、暗河、人为坑洞、放射性、有害气体、高地应力、高地温、高岩温等发育情况。(4)地下水，特别是岩溶管道水、富水断层、富水褶皱轴及富水地层地带等。
根据本发明的另一个方面，结合图1和图2所示，本发明提供了一种超前地质预报动态监测预警方法，所述监测预警方法包括如下步骤：实时探测隧道施工掌子面前方地质不同位置的变化情况，并获取隧道施工掌子面前方地质的探测数据，其中，实时探测隧道施工掌子面前方地质不同位置的变化情况包括采用地质分析法、物探法及超前钻孔探测法对隧道施工掌子面的前方地质进行探测，获取隧道施工掌子面前方地质不同位置的变化数据，根据探测数据进行综合分析判别施工掌子面前方地质构造状况，并形成隧道地质分析结果；将隧道地质分析结果通过无线传输的形式快速反馈至施工现场并根据隧道地质分析结果及时发布隧道施工作业预警决策。
在本发明实施例中，根据探测数据进行综合分析判别施工掌子面前方地质构造状况包括如下步骤：建立所述探测数据与掌子面前方地质不同位置之间的关联关系，使不同时刻获取的探测数据与掌子面前方地质位置信息形成一一对应，将地质构造状况、掌子面前方地质位置信息和探测数据之间的关联关系进行综合分析，获取隧道地质构造的分布情况，从而能够从探测数据中快速地获取特定地质位置的地质构造状况，大大提高了探测数据处理分析的速度，降低了处理难度，对关联关系进行综合分析采用多源探测结果分析法进行分析，其分析过程为：先为每种探测结果进行权重配置，且根据不同的预报监测手段对地层敏感性的差异，在权重配置时做出相应的调整，然后基于所配置的权重采用加权叠加方式进行围岩判别综合分析探测结果；采用采用地质分析法、物探法及超前钻孔探测法三种不同的地质预报手段得到的前方地质条件结果后，通过多源探测结果分析法进行分析，分别为每种探测结果进行权重配置，根据不同的预报监测手段对地层敏感性的差异，权重配置时也做出响应的调整，基于所配置的权重，采用加权叠加公式进行围岩判别的综合分析，本发明形成由多种超前地质方法联合的地质预报监测方法，能够精准预测是否存在发生塌方等地质灾害的概率，为现场是否可正常进行掌子面施工掘进施工提供依据，可提前发现掌子面前方地质情况，及时调整采取施工措施，对设计方案进行调整并优化，大大提高了监测及预警的效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种超前地质预报动态监测预警系统，其特征在于：所述监测预警系统包括监测预警处理单元、预警决策单元和多个用于对隧道施工掌子面前方地质进行预报的综合超前地质预报单元，每个综合超前地质预报单元分别实时探测隧道施工掌子面前方地质不同位置的变化情况，并获取隧道施工掌子面前方地质的探测数据，所述监测预警处理单元获取探测数据，并根据探测数据进行综合分析判别施工掌子面前方地质构造状况，形成隧道地质分析结果，所述预警决策单元将隧道地质分析结果通过无线传输的形式快速反馈至施工现场并根据隧道地质分析结果及时发布隧道施工作业预警决策。
2.根据权利要求1所述的一种超前地质预报动态监测预警系统，其特征在于：所述监测预警处理单元包括地质分析模块、地质情况判别模块、安全性评估模块和灾害分类模块和风险评估模块；所述地质分析模块用于根据每个综合超前地质预报单元实时探测的多源探测数据对施工掌子面前方地质构造状况进行分析，获取地质构造分析结果；所述地质情况判别模块根据地质构造分析结果判别前方地质是否存在特殊地质和不良地质的情况；所述安全性评估模块根据判别结果进行预测评估前方地质是否存在发生塌方或地质灾害的概率，所述灾害分类模块用于对预测评估结果按照不同地质条件引发隧道施工的灾害等级进行分类，所述风险评估模块用于对不同灾害发生的影响范围及破坏程度进行评估，将评估结果通过预警决策单元为隧道后续施工提供地质监测及预报灾害情况并及时发布隧道施工作业预警决策。
3.根据权利要求1或2所述的一种超前地质预报动态监测预警系统，其特征在于：所述综合超前地质预报单元通过采用地质分析法、物探法及超前钻孔探测法对隧道施工掌子面的前方地质进行探测，获取隧道施工掌子面前方地质不同位置的变化数据。
4.根据权利要求2所述的一种超前地质预报动态监测预警系统，其特征在于：所述地质分析模块通过多源探测结果分析法进行分析，先为每种探测结果进行权重配置，然后基于所配置的权重采用加权叠加进行围岩判别综合分析探测结果，加权叠加满足如下计算模型：
y＝A1a1x1+A2a2x2+A3a3x3+...+Ananxn；
其中，y表示综合超前地质预报的结果，a1，a2，a3，…，an分别表示不同地质监测结果来源的权重，x1、x2、x3、…、x n分别表示各个监测结果，且满足：a1+a2+a3+…+an＝1，A1、A2、A3、…An分别表示不同地质出现的概率。
5.根据权利要求1或2所述的一种超前地质预报动态监测预警系统，其特征在于：所述综合超前地质预报单对隧道施工掌子面的前方地质进行探测包括但不限于地层岩性，地质构造、不良地质和地下水带。
6.根据权利要求2所述的一种超前地质预报动态监测预警系统，其特征在于：对灾害等级进行分类划分为四类，分别包括围岩的变形破坏灾害、涌水与漏水灾害、山体沉降与塌陷灾害以及各种不良地质灾害。
7.一种利用所述权利要求1至6任一所述的一种超前地质预报动态监测预警系统的监测预警方法，其特征在于：所述监测预警方法包括如下步骤：实时探测隧道施工掌子面前方地质不同位置的变化情况，并获取隧道施工掌子面前方地质的探测数据，根据探测数据进行综合分析判别施工掌子面前方地质构造状况，并形成隧道地质分析结果；将隧道地质分析结果通过无线传输的形式快速反馈至施工现场并根据隧道地质分析结果及时发布隧道施工作业预警决策。
8.根据权利要求7所述的监测预警方法，其特征在于：实时探测隧道施工掌子面前方地质不同位置的变化情况包括采用地质分析法、物探法及超前钻孔探测法对隧道施工掌子面的前方地质进行探测，获取隧道施工掌子面前方地质不同位置的变化数据。
9.根据权利要求7所述的监测预警方法，其特征在于：根据探测数据进行综合分析判别施工掌子面前方地质构造状况包括如下步骤：建立所述探测数据与掌子面前方地质不同位置之间的关联关系，使不同时刻获取的探测数据与掌子面前方地质位置信息形成一一对应，将地质构造状况、掌子面前方地质位置信息和探测数据之间的关联关系进行综合分析，获取隧道地质构造的分布情况。
10.根据权利要求7所述的监测预警方法，其特征在于：对关联关系进行综合分析采用多源探测结果分析法进行分析，其分析过程为：先为每种探测结果进行权重配置，且根据不同的预报监测手段对地层敏感性的差异，在权重配置时做出相应的调整，然后基于所配置的权重采用加权叠加方式进行围岩判别综合分析探测结果。
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2022
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|---|---|---|---|---|
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| CN116562656B (zh) * | 2023-07-07 | 2023-11-03 | 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 | 隧道施工地质灾害预警与防控智能决策方法及辅助平台 |
| CN117870609A (zh) * | 2024-03-13 | 2024-04-12 | 中铁七局集团武汉工程有限公司 | 一种基于非完整拱效应的软岩隧道掌子面变形监测方法 |
| CN117870609B (zh) * | 2024-03-13 | 2024-05-24 | 中铁七局集团武汉工程有限公司 | 一种基于非完整拱效应的软岩隧道掌子面变形监测方法 |
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