CN116575985A - 用于软岩大变形隧道的信息化监控量测系统及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于软岩大变形隧道的信息化监控量测系统及施工方法，根据隧道特点制定监控量测专项方案，确定监测方式与监测点位，通过审核后开始隧道施工，布置监控量测点，指导施工人员用测量仪器进行数据采集，减少工人工作量，消除人为干预，确保监测数据的真实性，利用互联网技术、蓝牙通讯技术、数据库技术对监控数据进行计算分析与处理并上传到云端，云端数据库以每个隧道监测设计图为底图，对测点进行了分类和坐标管理，通过将处理的数据与云端平台数据库中的数据控制阈值比对，进行安全性评价，确定施工的安全性，对不安全的启动预警机制、采取措施然后进行消警，大大提高自动化流程与效率，提高信息化管理水平，降低施工成本。

Description

用于软岩大变形隧道的信息化监控量测系统及施工方法

技术领域

本发明涉及智能施工技术领域，具体涉及用于软岩大变形隧道的信息化监控量测系统及施工方法。

背景技术

在山岭隧道修建过程中，隧道所处的地质条件复杂多变，掌子面存在着软硬不均、局部出水、破碎程度不一等问题，在进行隧道施工时由于常规的监控量测技术动态化调整程度不高，在进行支护参数与预留变形量选择时，没有针对性，施工不灵活。同时常规监测量测时，监测数据的真实性可能存在问题，也不具有显著的时效性，不能第一时间对施工时发生的状况进行处理，以应对突发状况发生。

发明内容

为了至少克服现有技术中的上述不足，本申请的目的在于提供用于软岩大变形隧道的信息化监控量测系统及施工方法。

第一方面，本申请实施例提供了用于软岩大变形隧道的信息化监控量测系统，包括：

数据采集模块，被配置为获取当前进尺隧道施工断面的多个监测点位的监测数据；

云端平台，被配置为接收所述监测数据，并根据所述监测数据修正施工方案；

所述云端平台包括：

云端处理模块，被配置为将所述监测数据配置于隧道监测模型上，并根据所述监测数据在所述隧道监测模型上的坐标绘制位移曲线，对所述位移曲线进行回归分析生成分析结果；所述隧道监测模型以隧道监测设计图为底图建立；

安全性评价模块，被配置为根据所述分析结果进行隧道支护内力变形结构法计算，并根据计算结果生产安全性评价结果；

预警机制模块，被配置为当所述安全性评价结果为不安全时，调取预警库中的预警方案；

动态参数调整模块，被配置为根据所述预警方案动态调整支护参数和预留变形量；

桌面演练模块，被配置为当所述安全性评价结果为安全时，将所述分析结果结合应急预案进行突发情况或灾害进行预演生成预演结果，并根据所述预演结果生成新的预警方案存入所述预警库。

本申请实施例实施时，数据采集模块通过内置处理程序，根据安全监测专项方案与规范要求，引导施工监测人员完成测量，无纸化数据采集；同时高精度全站仪测得的数据传输给数据采集终端后，可以通过移动通讯技术将数据采集终端的监测数据成果上传至云端平台，并对上传的数据进行计算分析与处理。

本申请实施例中，云端平台上配置有多个模块：云端处理模块、安全性评价模块、预警机制模块、动态参数调整模块和桌面演练模块；其中云端处理模块需要对监测数据进行初步处理，具体的需要根据监测数据对应的位置将监测数据配置到隧道监测模型上，应当理解的是隧道监测模型可以采用点云模型，也可以采用其他类似的模型，隧道监测模型需要在隧道设计完成后以隧道监测设计图为底图建立。云端处理模块可以根据内置算法程序对关键点水平位移和竖向位移做出位移曲线，采用指数、对数、双曲线函数，对其进行回归分析。对于安全性评价模块来说，主要根据已经分析后的数据进行隧道支护的安全评价，其主要的方法是通过可视化GUI操作界面，将处理的数据进行输入并输出计算结果。通过将计算结果与数据库中的数据控制阈值比对，进行安全性评价。如果安全性评价不合格，则立即启动预警机制模块。该模块可通过将数据与监测变形量等级管理表对比，确定黄色预警与红色预警，并根据预警库中的应急措施立即进行消警。动态参数调整模块根据对应的预警方案，动态化调整支护参数和预留变形量，为隧洞的爆破、开挖、支护提供依据，制定科学的施工处理方案，确保隧道施工安全。而桌面演练模块则用于对未来施工的结果进行初步的预期，并寻找可能存在风险的施工阶段或隧道部位，以此生成对应各种突发情况的新的预警方案存入预警库，完成对预警库的更新。由于桌面演练模块自身是循环运作的过程，所以预警库会随着隧道施工的掘进而不断丰富，非常有利于长大软岩隧道施工，即尽可能在遭遇风险之前作出应对所有风险的预警方案，提高施工的安全性。

在一种可能的实现方式中，所述安全性评价模块还被配置为：

对初期支护节点号进行随机抽样选取多个关键节点，且所述关键节点中包括拱顶节点；所述关键节点中的边墙节点为平行成对的节点；

根据所述关键节点对应的分析数据计算初期支护内力，并根据所述初期支护内力生成第一安全评价结果；

根据所述关键节点对应的分析数据分析初期支护变形规律，并根据所述初期支护变形规律生成二次衬砌变形规律，将初期支护残余变形量作为二次衬砌变形量形成计算约束条件；

根据所述关键节点对应的分析数据和所述计算约束条件计算二次衬砌内力，并根据所述二次衬砌内力生成第二安全评价结果；

当所述第一安全评价结果和所述第二安全评价结果均为安全时，判定所述安全性评价结果为安全；

当所述第一安全评价结果和所述第二安全评价结果中任意一个为不安全时，判定所述安全性评价结果为不安全。

在一种可能的实现方式中，所述安全性评价模块还被配置为：

当所述安全评价结果为不安全时，将所述分析数据与监测变形量等级管理表对比，判断安全等级；

所述预警机制模块还被配置为根据所述安全等级调取预警库中对应的预警方案。

在一种可能的实现方式中，所述桌面演练模块还被配置为：

获取当前进尺之前多个进尺施工参数作为历史施工参数，并获取当前进尺之前多个进尺的分析结果作为历史分析结果；

通过所述历史施工参数和所述历史分析结果训练模型，形成第一决策模型；所述第一决策模型的输入数据为施工参数，所述第一决策模型的输出数据为分析数据；

将当前进尺的施工参数输入所述第一决策模型，并获取所述第一决策模型输出的虚拟分析数据；

根据所述虚拟分析数据和当前进尺的分析数据进行差异比对，并根据所述比对结果调整所述第一决策模型的训练参数后，对所述第一决策模型进行二次训练形成第二决策模型；

将当前进尺的下一进尺的施工数据输入所述第二决策模型，获取所述第二决策模型输出的分析数据作为预测分析数据；

从所述分析数据中寻找与安全阈值最接近的多个点位作为风险点位；

对多个风险点位出现突发事故的情况进行组合排列，并对组合排列的每个结果生成对应的预警方案存入所述预警库。

在一种可能的实现方式中，所述预警机制模块还被配置为：

当所述安全等级为第一安全等级时，从所述预警库中调取第一预警方案；所述第一预警方案为对现场开挖、支护情况进行全面排查，必要时采取措施进行补强，增加安全监测频次，加强对隧洞开挖及初支、二衬施工对数据沉降产生的影响分析，加强现场检查，规范施工质量，最后预警解除；

当所述安全等级为第二安全等级时，从所述预警库中调取第二预警方案；所述第二预警方案为在第一预警方案的基础上，增加观测点和观察频率，加强支护，增设横、竖支撑进行抢险，制定处理方案和措施，并立即予以实施直至监测数据稳定后预警解除。

第二方面，本申请实施例提供了用于软岩大变形隧道的信息化监控量测施工方法，包括：

获取当前进尺隧道施工断面的多个监测点位的监测数据；

将所述监测数据配置于隧道监测模型上，并根据所述监测数据在所述隧道监测模型上的坐标绘制位移曲线，对所述位移曲线进行回归分析生成分析结果；所述隧道监测模型以隧道监测设计图为底图建立；

根据所述分析结果进行隧道支护内力变形结构法计算，并根据计算结果生产安全性评价结果；

当所述安全性评价结果为不安全时，调取预警库中的预警方案；根据所述预警方案动态调整支护参数和预留变形量；

当所述安全性评价结果为安全时，将所述分析结果结合应急预案进行突发情况或灾害进行预演生成预演结果，并根据所述预演结果生成新的预警方案存入所述预警库。

在一种可能的实现方式中，根据所述分析结果进行隧道支护内力变形结构法计算，并根据计算结果生产安全性评价结果包括：

对初期支护节点号进行随机抽样选取多个关键节点，且所述关键节点中包括拱顶节点；所述关键节点中的边墙节点为平行成对的节点；

根据所述关键节点对应的分析数据计算初期支护内力，并根据所述初期支护内力生成第一安全评价结果；

根据所述关键节点对应的分析数据分析初期支护变形规律，并根据所述初期支护变形规律生成二次衬砌变形规律，将初期支护残余变形量作为二次衬砌变形量形成计算约束条件；

根据所述关键节点对应的分析数据和所述计算约束条件计算二次衬砌内力，并根据所述二次衬砌内力生成第二安全评价结果；

当所述第一安全评价结果和所述第二安全评价结果均为安全时，判定所述安全性评价结果为安全；

当所述第一安全评价结果和所述第二安全评价结果中任意一个为不安全时，判定所述安全性评价结果为不安全。

在一种可能的实现方式中，根据所述分析结果进行隧道支护内力变形结构法计算，并根据计算结果生产安全性评价结果还包括：

当所述安全评价结果为不安全时，将所述分析数据与监测变形量等级管理表对比，判断安全等级；

所述预警机制模块还被配置为根据所述安全等级调取预警库中对应的预警方案。

在一种可能的实现方式中，将所述分析结果结合应急预案进行突发情况或灾害进行预演生成预演结果，并根据所述预演结果生成新的预警方案存入所述预警库：

获取当前进尺之前多个进尺施工参数作为历史施工参数，并获取当前进尺之前多个进尺的分析结果作为历史分析结果；

通过所述历史施工参数和所述历史分析结果训练模型，形成第一决策模型；所述第一决策模型的输入数据为施工参数，所述第一决策模型的输出数据为分析数据；

将当前进尺的施工参数输入所述第一决策模型，并获取所述第一决策模型输出的虚拟分析数据；

根据所述虚拟分析数据和当前进尺的分析数据进行差异比对，并根据所述比对结果调整所述第一决策模型的训练参数后，对所述第一决策模型进行二次训练形成第二决策模型；

将当前进尺的下一进尺的施工数据输入所述第二决策模型，获取所述第二决策模型输出的分析数据作为预测分析数据；

从所述分析数据中寻找与安全阈值最接近的多个点位作为风险点位；

对多个风险点位出现突发事故的情况进行组合排列，并对组合排列的每个结果生成对应的预警方案存入所述预警库。

在一种可能的实现方式中，调取预警库中的预警方案包括：

当所述安全等级为第一安全等级时，从所述预警库中调取第一预警方案；所述第一预警方案为对现场开挖、支护情况进行全面排查，必要时采取措施进行补强，增加安全监测频次，加强对隧洞开挖及初支、二衬施工对数据沉降产生的影响分析，加强现场检查，规范施工质量，最后预警解除；

当所述安全等级为第二安全等级时，从所述预警库中调取第二预警方案；所述第二预警方案为在第一预警方案的基础上，增加观测点和观察频率，加强支护，增设横、竖支撑进行抢险，制定处理方案和措施，并立即予以实施直至监测数据稳定后预警解除。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明用于软岩大变形隧道的信息化监控量测系统及施工方法，根据隧道特点制定监控量测专项方案，确定监测方式与监测点位，通过审核后开始隧道施工，布置监控量测点，指导施工人员用测量仪器进行数据采集，减少工人工作量，消除人为干预，确保监测数据的真实性，利用互联网技术、蓝牙通讯技术、数据库技术对监控数据进行计算分析与处理并上传到云端，云端数据库以每个隧道监测设计图为底图，对测点进行了分类和坐标管理，通过将处理的数据与云端平台数据库中的数据控制阈值比对，进行安全性评价，确定施工的安全性，对不安全的启动预警机制、采取措施然后进行消警，大大提高自动化流程与效率，提高信息化管理水平，降低施工成本。

2、本发明用于软岩大变形隧道的信息化监控量测系统及施工方法，大幅缩短了在隧洞内实施监控量测工作所占用的时间，几乎不影响其他施工工序的正常开展，量测工作快速，准确，数据实时上传至服务器，提供变形结果和评价，并对测试数据进行分析，并进行规律性总结，及时完成数据反馈，实现了快速测量、反馈监测数据，及时发现隧道大变形等突发状况并预警，为防止隧道坍塌采取必要措施赢得时间，同时节省了材料、施工成本，为隧道工程的设计与施工提供参考

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本申请实施例系统架构示意图；

图2为本申请实施例方法步骤示意图；

图3为本申请实施例安全性评价流程图；

图4为本申请实施例预警机制流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请实施例的一些实施例实现的操作。应该理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其它操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。

另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

为了便于对上述的用于软岩大变形隧道的信息化监控量测系统进行阐述，请结合参考图1，提供了本发明实施例所公开的用于软岩大变形隧道的信息化监控量测系统的通信架构示意图。其中，所述用于软岩大变形隧道的信息化监控量测系统可以包括：

数据采集模块，被配置为获取当前进尺隧道施工断面的多个监测点位的监测数据；

云端平台，被配置为接收所述监测数据，并根据所述监测数据修正施工方案；

所述云端平台包括：

云端处理模块，被配置为将所述监测数据配置于隧道监测模型上，并根据所述监测数据在所述隧道监测模型上的坐标绘制位移曲线，对所述位移曲线进行回归分析生成分析结果；所述隧道监测模型以隧道监测设计图为底图建立；

安全性评价模块，被配置为根据所述分析结果进行隧道支护内力变形结构法计算，并根据计算结果生产安全性评价结果；

预警机制模块，被配置为当所述安全性评价结果为不安全时，调取预警库中的预警方案；

动态参数调整模块，被配置为根据所述预警方案动态调整支护参数和预留变形量；

桌面演练模块，被配置为当所述安全性评价结果为安全时，将所述分析结果结合应急预案进行突发情况或灾害进行预演生成预演结果，并根据所述预演结果生成新的预警方案存入所述预警库。

本申请实施例实施时，数据采集模块通过内置处理程序，根据安全监测专项方案与规范要求，引导施工监测人员完成测量，无纸化数据采集；同时高精度全站仪测得的数据传输给数据采集终端后，可以通过移动通讯技术将数据采集终端的监测数据成果上传至云端平台，并对上传的数据进行计算分析与处理。

本申请实施例中，云端平台上配置有多个模块：云端处理模块、安全性评价模块、预警机制模块、动态参数调整模块和桌面演练模块；其中云端处理模块需要对监测数据进行初步处理，具体的需要根据监测数据对应的位置将监测数据配置到隧道监测模型上，应当理解的是隧道监测模型可以采用点云模型，也可以采用其他类似的模型，隧道监测模型需要在隧道设计完成后以隧道监测设计图为底图建立。云端处理模块可以根据内置算法程序对关键点水平位移和竖向位移做出位移曲线，采用指数、对数、双曲线函数，对其进行回归分析。对于安全性评价模块来说，主要根据已经分析后的数据进行隧道支护的安全评价，其主要的方法是通过可视化GUI操作界面，将处理的数据进行输入并输出计算结果。通过将计算结果与数据库中的数据控制阈值比对，进行安全性评价。如果安全性评价不合格，则立即启动预警机制模块。该模块可通过将数据与监测变形量等级管理表对比，确定黄色预警与红色预警，并根据预警库中的应急措施立即进行消警。动态参数调整模块根据对应的预警方案，动态化调整支护参数和预留变形量，为隧洞的爆破、开挖、支护提供依据，制定科学的施工处理方案，确保隧道施工安全。而桌面演练模块则用于对未来施工的结果进行初步的预期，并寻找可能存在风险的施工阶段或隧道部位，以此生成对应各种突发情况的新的预警方案存入预警库，完成对预警库的更新。由于桌面演练模块自身是循环运作的过程，所以预警库会随着隧道施工的掘进而不断丰富，非常有利于长大软岩隧道施工，即尽可能在遭遇风险之前作出应对所有风险的预警方案，提高施工的安全性。

本申请实施例大幅缩短了在隧洞内实施监控量测工作所占用的时间，几乎不影响其他施工工序的正常开展，量测工作快速，准确，数据实时上传至服务器，即完成数据反馈。本发明还可通过手机客户端和电脑网页端两种方式查看监控量测数据，以满足不同用户的查看需求。同时系统以每个隧道监测设计图为底图，对测点进行了分类和坐标管理，明确显示出了管控重点，便于查明变形原因、变形影响范围及程度。随时把握施工的安全性，提供变形结果和评价，并对测试数据进行分析，并进行规律性总结，为后续工程的设计与施工提供参考，提供完成的监测结果分析报告书。本发明将系统与测量设备相结合消除了人为干预，确保了监测数据真实性、及时性，实现了快速测量、反馈监测数据，及时发现隧道大变形等突发状况并预警，为防止隧道坍塌采取必要措施赢得时间，同时节省了材料、施工成本。适用于所有类型的在建隧道工程、输水隧洞，特别对地质条件差，围岩不稳定，渗水塌方严重的软岩洞段效果显著。

在一种可能的实现方式中，所述安全性评价模块还被配置为：

对初期支护节点号进行随机抽样选取多个关键节点，且所述关键节点中包括拱顶节点；所述关键节点中的边墙节点为平行成对的节点；

根据所述关键节点对应的分析数据计算初期支护内力，并根据所述初期支护内力生成第一安全评价结果；

根据所述关键节点对应的分析数据分析初期支护变形规律，并根据所述初期支护变形规律生成二次衬砌变形规律，将初期支护残余变形量作为二次衬砌变形量形成计算约束条件；

根据所述关键节点对应的分析数据和所述计算约束条件计算二次衬砌内力，并根据所述二次衬砌内力生成第二安全评价结果；

当所述第一安全评价结果和所述第二安全评价结果均为安全时，判定所述安全性评价结果为安全；

当所述第一安全评价结果和所述第二安全评价结果中任意一个为不安全时，判定所述安全性评价结果为不安全。

本申请实施例时，请参阅图3，示出了本申请实施例的安全性评价流程图，对于初期支护的安全性评价，由于考虑到施工现场的复杂多变，并不是数据越丰富得出的结果越准确；所以通过计算机语言对初期支护节点号随机抽样，考虑到施工现场的复杂多变，选取多个关键节点，关键节点优选为7个，其中拱顶为必测点，两侧边墙选取平行成对节点以满足工程实际，提高效率，随后将数据进行输入，得出计算内力，将计算结果与云端平台数据库中的数据控制阈值比对，进行初期支护安全性评价。

本申请实施例中，对于二次衬砌来说，由于在实际的隧道工程中，初期支护和二次衬砌是联合进行隧道支撑的，所以本申请实施例将初期支护和二次衬砌之间的联合作用进行了详尽的考虑。具体的，在进行二次衬砌的相关计算前，需要通过初期支护变形的规律推断二次衬砌的变形规律，将初期支护残余变形量作为二次衬砌变形量形成计算约束条件进行二次衬砌内力计算；然后采用与初期衬砌相同的关键节点对二次衬砌进行计算评估二次衬砌的安全情况。

在一种可能的实现方式中，所述安全性评价模块还被配置为：

当所述安全评价结果为不安全时，将所述分析数据与监测变形量等级管理表对比，判断安全等级；

所述预警机制模块还被配置为根据所述安全等级调取预警库中对应的预警方案。

在一种可能的实现方式中，所述桌面演练模块还被配置为：

获取当前进尺之前多个进尺施工参数作为历史施工参数，并获取当前进尺之前多个进尺的分析结果作为历史分析结果；

通过所述历史施工参数和所述历史分析结果训练模型，形成第一决策模型；所述第一决策模型的输入数据为施工参数，所述第一决策模型的输出数据为分析数据；

将当前进尺的施工参数输入所述第一决策模型，并获取所述第一决策模型输出的虚拟分析数据；

根据所述虚拟分析数据和当前进尺的分析数据进行差异比对，并根据所述比对结果调整所述第一决策模型的训练参数后，对所述第一决策模型进行二次训练形成第二决策模型；

将当前进尺的下一进尺的施工数据输入所述第二决策模型，获取所述第二决策模型输出的分析数据作为预测分析数据；

从所述分析数据中寻找与安全阈值最接近的多个点位作为风险点位；

对多个风险点位出现突发事故的情况进行组合排列，并对组合排列的每个结果生成对应的预警方案存入所述预警库。

本申请实施例实施时，桌面演练模块的主要目的是为了实现新一轮进尺施工时预警方案的推演；由于隧道施工环境的复杂性，一成不变的预警方案已经不能适用于围岩环境恶劣的软岩隧道了，所以在本申请实施例中，需要通过一系列技术方案对新一轮进尺施工的情况进行推演预测，并以此建立新的预警方案。其中历史施工参数和历史分析结果是根据同一个隧道已经完成的进尺进行的数据采集，而对于新建隧道，则可以采用同地区其他隧道的数据，或者采用针对当前地区地勘资料建立的初步数据。

历史施工参数和历史分析结果是用来进行决策模型训练的样本数据，其中模型可以采用现有的预测模型，如神经网络模型、决策树或随机森林模型。而在第一决策模型形成后，当前进尺的相关数据，如分析结果和施工参数实际已经获得，此时可以根据这些数据对第一决策模型进行新的一轮修正，这样的方案可以使得决策模型在隧道掘进的过程中不断的完善全面，有效提供施工的安全性。对于第一决策模型的修正采用的是分析当前进尺获取的分析数据和第一决策模型生成的虚拟分析数据之间的差异进行模型训练参数修正，使得模型的输出结果更加逼近实际的分析数据。

本申请实施例中，当前进尺的下一进尺的施工数据在确定后可以被用来进行下一进尺的虚拟分析数据的计算。在完成计算后，可以从分析数据中找出多个可能存在风险的分析数据对应的点位作为风险点位。对这些点位进行排列组合之后，可以形成很多中实际可能会发生的突发事故，如发现了3个点位A、B和C可能会出现突发事故，则此时排列组合后为A、B、C、AB、AC、BC和ABC共七种工况进行突发事故的分析形成预警方案。这种方式可以尽量全面的弥补预警库中的不足，并在隧道的持续施工中更加的完善可靠。

请参阅图4，示出了本申请实施例的预警机制流程图，其中所述预警机制模块还被配置为：

当所述安全等级为第一安全等级时，从所述预警库中调取第一预警方案；所述第一预警方案为对现场开挖、支护情况进行全面排查，必要时采取措施进行补强，增加安全监测频次，加强对隧洞开挖及初支、二衬施工对数据沉降产生的影响分析，加强现场检查，规范施工质量，最后预警解除；

当所述安全等级为第二安全等级时，从所述预警库中调取第二预警方案；所述第二预警方案为在第一预警方案的基础上，增加观测点和观察频率，加强支护，增设横、竖支撑进行抢险，制定处理方案和措施，并立即予以实施直至监测数据稳定后预警解除。

在上述基础上，请结合参阅图2，为本发明实施例所提供的用于软岩大变形隧道的信息化监控量测施工方法的流程示意图，所述用于软岩大变形隧道的信息化监控量测施工方法可以应用于图1中的用于软岩大变形隧道的信息化监控量测系统，进一步地，所述用于软岩大变形隧道的信息化监控量测施工方法具体可以包括以下所描述的内容。

获取当前进尺隧道施工断面的多个监测点位的监测数据；

将所述监测数据配置于隧道监测模型上，并根据所述监测数据在所述隧道监测模型上的坐标绘制位移曲线，对所述位移曲线进行回归分析生成分析结果；所述隧道监测模型以隧道监测设计图为底图建立；

根据所述分析结果进行隧道支护内力变形结构法计算，并根据计算结果生产安全性评价结果；

当所述安全性评价结果为不安全时，调取预警库中的预警方案；根据所述预警方案动态调整支护参数和预留变形量；

当所述安全性评价结果为安全时，将所述分析结果结合应急预案进行突发情况或灾害进行预演生成预演结果，并根据所述预演结果生成新的预警方案存入所述预警库。

在一种可能的实现方式中，根据所述分析结果进行隧道支护内力变形结构法计算，并根据计算结果生产安全性评价结果包括：

对初期支护节点号进行随机抽样选取多个关键节点，且所述关键节点中包括拱顶节点；所述关键节点中的边墙节点为平行成对的节点；

根据所述关键节点对应的分析数据计算初期支护内力，并根据所述初期支护内力生成第一安全评价结果；

根据所述关键节点对应的分析数据分析初期支护变形规律，并根据所述初期支护变形规律生成二次衬砌变形规律，将初期支护残余变形量作为二次衬砌变形量形成计算约束条件；

根据所述关键节点对应的分析数据和所述计算约束条件计算二次衬砌内力，并根据所述二次衬砌内力生成第二安全评价结果；

当所述第一安全评价结果和所述第二安全评价结果均为安全时，判定所述安全性评价结果为安全；

当所述第一安全评价结果和所述第二安全评价结果中任意一个为不安全时，判定所述安全性评价结果为不安全。

在一种可能的实现方式中，根据所述分析结果进行隧道支护内力变形结构法计算，并根据计算结果生产安全性评价结果还包括：

当所述安全评价结果为不安全时，将所述分析数据与监测变形量等级管理表对比，判断安全等级；

所述预警机制模块还被配置为根据所述安全等级调取预警库中对应的预警方案。

在一种可能的实现方式中，将所述分析结果结合应急预案进行突发情况或灾害进行预演生成预演结果，并根据所述预演结果生成新的预警方案存入所述预警库：

获取当前进尺之前多个进尺施工参数作为历史施工参数，并获取当前进尺之前多个进尺的分析结果作为历史分析结果；

通过所述历史施工参数和所述历史分析结果训练模型，形成第一决策模型；所述第一决策模型的输入数据为施工参数，所述第一决策模型的输出数据为分析数据；

将当前进尺的施工参数输入所述第一决策模型，并获取所述第一决策模型输出的虚拟分析数据；

根据所述虚拟分析数据和当前进尺的分析数据进行差异比对，并根据所述比对结果调整所述第一决策模型的训练参数后，对所述第一决策模型进行二次训练形成第二决策模型；

将当前进尺的下一进尺的施工数据输入所述第二决策模型，获取所述第二决策模型输出的分析数据作为预测分析数据；

从所述分析数据中寻找与安全阈值最接近的多个点位作为风险点位；

对多个风险点位出现突发事故的情况进行组合排列，并对组合排列的每个结果生成对应的预警方案存入所述预警库。

在一种可能的实现方式中，调取预警库中的预警方案包括：

当所述安全等级为第一安全等级时，从所述预警库中调取第一预警方案；所述第一预警方案为对现场开挖、支护情况进行全面排查，必要时采取措施进行补强，增加安全监测频次，加强对隧洞开挖及初支、二衬施工对数据沉降产生的影响分析，加强现场检查，规范施工质量，最后预警解除；

当所述安全等级为第二安全等级时，从所述预警库中调取第二预警方案；所述第二预警方案为在第一预警方案的基础上，增加观测点和观察频率，加强支护，增设横、竖支撑进行抢险，制定处理方案和措施，并立即予以实施直至监测数据稳定后预警解除。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显然本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网格设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.用于软岩大变形隧道的信息化监控量测系统，其特征在于，包括：

数据采集模块，被配置为获取当前进尺隧道施工断面的多个监测点位的监测数据；

云端平台，被配置为接收所述监测数据，并根据所述监测数据修正施工方案；

所述云端平台包括：

云端处理模块，被配置为将所述监测数据配置于隧道监测模型上，并根据所述监测数据在所述隧道监测模型上的坐标绘制位移曲线，对所述位移曲线进行回归分析生成分析结果；所述隧道监测模型以隧道监测设计图为底图建立；

安全性评价模块，被配置为根据所述分析结果进行隧道支护内力变形结构法计算，并根据计算结果生产安全性评价结果；

预警机制模块，被配置为当所述安全性评价结果为不安全时，调取预警库中的预警方案；

动态参数调整模块，被配置为根据所述预警方案动态调整支护参数和预留变形量；

桌面演练模块，被配置为当所述安全性评价结果为安全时，将所述分析结果结合应急预案进行突发情况或灾害进行预演生成预演结果，并根据所述预演结果生成新的预警方案存入所述预警库。

2.根据权利要求1所述的用于软岩大变形隧道的信息化监控量测系统，其特征在于，所述安全性评价模块还被配置为：

对初期支护节点号进行随机抽样选取多个关键节点，且所述关键节点中包括拱顶节点；所述关键节点中的边墙节点为平行成对的节点；

根据所述关键节点对应的分析数据计算初期支护内力，并根据所述初期支护内力生成第一安全评价结果；

根据所述关键节点对应的分析数据分析初期支护变形规律，并根据所述初期支护变形规律生成二次衬砌变形规律，将初期支护残余变形量作为二次衬砌变形量形成计算约束条件；

根据所述关键节点对应的分析数据和所述计算约束条件计算二次衬砌内力，并根据所述二次衬砌内力生成第二安全评价结果；

当所述第一安全评价结果和所述第二安全评价结果均为安全时，判定所述安全性评价结果为安全；

当所述第一安全评价结果和所述第二安全评价结果中任意一个为不安全时，判定所述安全性评价结果为不安全。

3.根据权利要求2所述的用于软岩大变形隧道的信息化监控量测系统，其特征在于，所述安全性评价模块还被配置为：

当所述安全评价结果为不安全时，将所述分析数据与监测变形量等级管理表对比，判断安全等级；

所述预警机制模块还被配置为根据所述安全等级调取预警库中对应的预警方案。

4.根据权利要求2所述的用于软岩大变形隧道的信息化监控量测系统，其特征在于，所述桌面演练模块还被配置为：

获取当前进尺之前多个进尺施工参数作为历史施工参数，并获取当前进尺之前多个进尺的分析结果作为历史分析结果；

通过所述历史施工参数和所述历史分析结果训练模型，形成第一决策模型；所述第一决策模型的输入数据为施工参数，所述第一决策模型的输出数据为分析数据；

将当前进尺的施工参数输入所述第一决策模型，并获取所述第一决策模型输出的虚拟分析数据；

根据所述虚拟分析数据和当前进尺的分析数据进行差异比对，并根据所述比对结果调整所述第一决策模型的训练参数后，对所述第一决策模型进行二次训练形成第二决策模型；

将当前进尺的下一进尺的施工数据输入所述第二决策模型，获取所述第二决策模型输出的分析数据作为预测分析数据；

从所述分析数据中寻找与安全阈值最接近的多个点位作为风险点位；

对多个风险点位出现突发事故的情况进行组合排列，并对组合排列的每个结果生成对应的预警方案存入所述预警库。

5.根据权利要求3所述的用于软岩大变形隧道的信息化监控量测系统，其特征在于，所述预警机制模块还被配置为：

当所述安全等级为第一安全等级时，从所述预警库中调取第一预警方案；所述第一预警方案为对现场开挖、支护情况进行全面排查，必要时采取措施进行补强，增加安全监测频次，加强对隧洞开挖及初支、二衬施工对数据沉降产生的影响分析，加强现场检查，规范施工质量，最后预警解除；

当所述安全等级为第二安全等级时，从所述预警库中调取第二预警方案；所述第二预警方案为在第一预警方案的基础上，增加观测点和观察频率，加强支护，增设横、竖支撑进行抢险，制定处理方案和措施，并立即予以实施直至监测数据稳定后预警解除。

6.基于权利要求1～5任意一项所述系统的用于软岩大变形隧道的信息化监控量测施工方法，其特征在于，包括：

获取当前进尺隧道施工断面的多个监测点位的监测数据；

将所述监测数据配置于隧道监测模型上，并根据所述监测数据在所述隧道监测模型上的坐标绘制位移曲线，对所述位移曲线进行回归分析生成分析结果；所述隧道监测模型以隧道监测设计图为底图建立；

根据所述分析结果进行隧道支护内力变形结构法计算，并根据计算结果生产安全性评价结果；

当所述安全性评价结果为不安全时，调取预警库中的预警方案；根据所述预警方案动态调整支护参数和预留变形量；

当所述安全性评价结果为安全时，将所述分析结果结合应急预案进行突发情况或灾害进行预演生成预演结果，并根据所述预演结果生成新的预警方案存入所述预警库。

7.根据权利要求6所述的用于软岩大变形隧道的信息化监控量测施工方法，其特征在于，根据所述分析结果进行隧道支护内力变形结构法计算，并根据计算结果生产安全性评价结果包括：

对初期支护节点号进行随机抽样选取多个关键节点，且所述关键节点中包括拱顶节点；所述关键节点中的边墙节点为平行成对的节点；

根据所述关键节点对应的分析数据计算初期支护内力，并根据所述初期支护内力生成第一安全评价结果；

根据所述关键节点对应的分析数据分析初期支护变形规律，并根据所述初期支护变形规律生成二次衬砌变形规律，将初期支护残余变形量作为二次衬砌变形量形成计算约束条件；

根据所述关键节点对应的分析数据和所述计算约束条件计算二次衬砌内力，并根据所述二次衬砌内力生成第二安全评价结果；

当所述第一安全评价结果和所述第二安全评价结果均为安全时，判定所述安全性评价结果为安全；

当所述第一安全评价结果和所述第二安全评价结果中任意一个为不安全时，判定所述安全性评价结果为不安全。

8.根据权利要求7所述的用于软岩大变形隧道的信息化监控量测施工方法，其特征在于，根据所述分析结果进行隧道支护内力变形结构法计算，并根据计算结果生产安全性评价结果还包括：

当所述安全评价结果为不安全时，将所述分析数据与监测变形量等级管理表对比，判断安全等级；

所述预警机制模块还被配置为根据所述安全等级调取预警库中对应的预警方案。

9.根据权利要求7所述的用于软岩大变形隧道的信息化监控量测施工方法，其特征在于，将所述分析结果结合应急预案进行突发情况或灾害进行预演生成预演结果，并根据所述预演结果生成新的预警方案存入所述预警库：

获取当前进尺之前多个进尺施工参数作为历史施工参数，并获取当前进尺之前多个进尺的分析结果作为历史分析结果；

通过所述历史施工参数和所述历史分析结果训练模型，形成第一决策模型；所述第一决策模型的输入数据为施工参数，所述第一决策模型的输出数据为分析数据；

将当前进尺的施工参数输入所述第一决策模型，并获取所述第一决策模型输出的虚拟分析数据；

根据所述虚拟分析数据和当前进尺的分析数据进行差异比对，并根据所述比对结果调整所述第一决策模型的训练参数后，对所述第一决策模型进行二次训练形成第二决策模型；

将当前进尺的下一进尺的施工数据输入所述第二决策模型，获取所述第二决策模型输出的分析数据作为预测分析数据；

从所述分析数据中寻找与安全阈值最接近的多个点位作为风险点位；

对多个风险点位出现突发事故的情况进行组合排列，并对组合排列的每个结果生成对应的预警方案存入所述预警库。

10.根据权利要求8所述的用于软岩大变形隧道的信息化监控量测施工方法，其特征在于，调取预警库中的预警方案包括：

当所述安全等级为第一安全等级时，从所述预警库中调取第一预警方案；所述第一预警方案为对现场开挖、支护情况进行全面排查，必要时采取措施进行补强，增加安全监测频次，加强对隧洞开挖及初支、二衬施工对数据沉降产生的影响分析，加强现场检查，规范施工质量，最后预警解除；

当所述安全等级为第二安全等级时，从所述预警库中调取第二预警方案；所述第二预警方案为在第一预警方案的基础上，增加观测点和观察频率，加强支护，增设横、竖支撑进行抢险，制定处理方案和措施，并立即予以实施直至监测数据稳定后预警解除。