CN117128044A - 一种地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法，包括以下步骤：S1：在地下洞室设置监测仪器，并实时采集监测结果；S2：根据监测结果数据，直接或计算获得评价围岩稳定安全的主控指标、次控指标以及验证指标；S3：对所述主控指标进行判断：若某断面的主控指标超过Ⅰ级控制指标，则启动断面红色预警，并进入步骤S5；否则进入步骤S4；S4：对所述次控指标和所述验证指标进行判断，若断面局部稳定评价为绿色状态，结束分析；否则进入步骤S5；S5：进行预警进行统计，计算洞室评价综合结果，从而确定地下洞室整体的稳定性评价结果。本发明能够对地下洞室的局部、整体稳定进行实时监控、评价、分析，为地下洞室施工提供在线技术支持。
Description
技术领域
本发明涉及工程建设技术领域，特别涉及一种地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法。
背景技术
围岩破坏是地下工程施工期主要的关注问题，准确把握围岩破坏模式将是地下工程安全评估和控制措施制定的关键。而地下洞室破坏机理复杂，如何实现实时安全评估是工程建设的关键技术问题及重要挑战。地下洞室群规模巨大，岩性众多，发育复杂、结构面和软弱带切割影响突出，节理裂隙发育，区域高地应力、高烈度地震、地下水和地热等影响明显，同时由于施工的复杂性和多样性，围岩稳定分析难度较大。
目前，工程上常布设有大量监测仪器，对地下洞室施工围岩稳定性评价大多从数据驱动出发，即利用监测数据对围岩稳定性进行评价，并根据监测数据建立预警系统。然而这种评价方法单纯从数据时空特征分析出发，忽视了围岩破坏机理与故障模式，容易导致围岩稳定性评价结果与实际不相符；且过程中需要人工分析处理监测资料，劳动强度大，效率低，人为影响因素多；落后的监测数据处理方式导致不能及时发现和预报安全隐患，安全隐患大；单纯的数据驱动不利于预警机制的建立，可能导致预警系统误报、漏报。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法。
本发明的技术方案如下：
一种地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法，包括以下步骤：
S1：在地下洞室设置监测仪器，并采用实时采集系统采集所述监测仪器的监测结果；
S2：根据采集获得监测结果数据，获得评价围岩稳定安全的主控指标Fi、次控指标Gi以及验证指标Ri；
S3：对所述主控指标Fi进行判断：
若某断面的主控指标Fi超过Ⅰ级控制指标，则启动断面红色预警，并进入步骤S5；
若某断面的主控指标Fi未超过Ⅰ级控制指标，则进入步骤S4；
S4：对所述次控指标Gi和所述验证指标Ri进行判断：
当某断面的所述主控指标Fi超过Ⅱ级缓冲指标时：
若某断面的所述次控指标Gi和所述验证指标Ri均异常，则启动断面红色预警，并进入步骤S5；
若某断面仅所述次控指标Gi异常，则启动断面橙色预警，并进入步骤S5；
若某断面的所述次控指标Gi和所述验证指标Ri均正常，或仅所述次控指标Gi正常，则启动断面黄色预警，并进入步骤S5；
当某断面的所述主控指标Fi未超过Ⅱ级缓冲指标时：
若某断面的所述次控指标Gi和/或所述验证指标Ri异常，则启动断面黄色预警，并进入步骤S5；
若某断面的所述次控指标Gi和所述验证指标Ri均正常，则认为该断面局部稳定，评价为绿色状态，结束分析；
所述异常是指指标超过对应的指标阈值，所述正常是指指标未超过对应的指标阈值；
S5：对步骤S3-S4获得的预警进行统计，并计算获得地下洞室整体的指标结果；
S6：根据所述地下洞室整体的指标结果，计算获得地下洞室单隶属度NPi；基于博弈论的AHP-熵组合改进赋权法，计算获得指标权重ωi改；
S7：根据所述地下洞室单隶属度NPi和所述指标权重ωi改，计算获得洞室评价综合结果T；
S8：根据所述洞室评价综合结果T对地下洞室整体的稳定性进行评价。
作为优选，步骤S1中，所述监测仪器包括多点位移计、测缝计、锚索测力计和锚杆应力计，其中，
所述多点位移计用于监测围岩变形量值F1，所述测缝计用于监测围岩裂缝开合度G1，所述锚索测力计用于监测锚索荷载值G2，所述锚杆应力计用于监测锚杆应力值G3；
步骤S2中，获得评价围岩稳定安全的主控指标、次控指标以及验证指标时，根据所述围岩变形量值F1计算围岩变形速率F2，根据所述围岩裂缝开合度G1计算开合度变化速率R1，根据所述锚索荷载值G2计算锚索荷载变化速率R2，根据所述锚杆应力值G3计算锚杆应力变化速率R3。
作为优选，步骤S3和步骤S4中，当所述主控指标为围岩变形量值F1时，其对应的Ⅰ级控制指标为80mm，其对应的Ⅱ级缓冲指标为50mm；
当所述主控指标为围岩变形速率F2时，其对应的Ⅰ级控制指标为5.0mm/d，其对应的Ⅱ级缓冲指标为3.0mm/d。
作为优选，步骤S4中，若所述次控指标Gi为围岩裂缝开合度G1，则其对应的指标阈值为5.5mm；
若所述次控指标Gi为锚索荷载值G2，则其对应的指标阈值为1.25fs，其中fs为锚索的强度设计值；
若所述次控指标Gi为锚杆应力值G3，则其对应的指标阈值为300MPa。
作为优选，步骤S4中，若所述验证指标Ri为开合度变化速率R1，则其对应的指标阈值为0.4mm/d；
若所述验证指标Ri为锚索荷载变化速率R2，则其对应的指标阈值为40MPa/d；
若所述验证指标Ri为锚杆应力变化速率R3，则其对应的指标阈值为100KN/d。
作为优选，步骤S5中，所述地下洞室整体的指标结果包括围岩松动平均应变P1、测缝计超限比例P2、锚索分布超限比例P3、锚杆超限比例P4；其中，所述围岩松动平均应变P1通过下式进行计算：
式中：n为多点位移计的测点总数；F1i为i测点获取的围岩变形量值；Li为i测点变形监测初始长度；Si为i测点管控区域面积；
所述测缝计超限比例P2、锚索分布超限比例P3、锚杆超限比例P4均通过下式进行计算：
式中：为对应指标仪器次控超标数量；/>为对应指标仪器数量；/>为对应指标仪器验证超标数量。
作为优选，步骤S6中，所述地下洞室单隶属度NPi通过下式进行计算：
式中：Pimax为对应Pi的最大值；Pimed为对应Pi的中间值；Pimin为对应Pi的最小值；
所述指标权重ωi改通过下式进行计算：
式中：为层次分析法的权重分配系数；/>为改进熵权法的权重分配系数；ωi1为采用层次分析法计算求得的指标权重；/>为采用改进熵权法计算求得的指标权重。
作为优选，所述权重分配系数通过下式进行计算：
式中：L为拉格朗日函数；m为指标个数；ωki为第i个指标第k次计算权重结果；λ为拉格朗日函数引入参数；
所述采用层次分析法计算求得的指标权重ωi1通过下式进行计算：
式中：为第i个指标权重平均结果；t为判断矩阵的阶数；Mi为中间参数；aij为判断矩阵的元素；
所述采用改进熵权法计算求得的指标权重通过下式进行计算：
式中：Hi为第i项指标的熵，并假定当pij＝0时，pijln(pij)＝0；zn为评价年份数；pij为第i项指标下第j年指标的标准化值在整个评价年份序列中的比重；Yij为原始指标数据矩阵的标准化数据矩阵。
作为优选，所述围岩松动平均应变P1对应的最大值、中间值和最小值如表1所示：
表1围岩松动平均应变P1表
所述测缝计超限比例P2、锚索分布超限比例P3、锚杆超限比例P4对应的最大值为0.7、中间值为0.3、最小值为0.1。
作为优选，步骤S7中，所述洞室评价综合结果T通过下式进行计算：
式中：m为指标个数；
步骤S8中，根据所述洞室评价综合结果T对地下洞室整体的稳定性进行评价具体为：
当0.9＜T≤1时，启动整体绿色，代表地下洞室施工围岩稳定安全；
当0.8＜T≤0.9时，启动整体黄色预警；
当0.6＜T≤0.8时，启动整体橙色预警；
当0＜T≤0.6时，启动整体红色预警。
本发明的有益效果是：
本发明以地下洞室事故的发生机理为依据，考虑地下洞室事故的结构特征，综合多类相关测点的分析结果，能够实现对地下洞室可能事故的实时监控、实时评价、实时分析，为地下工程提供技术支持。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法的流程示意图；
图2为本发明基于监测信息的地下洞室失稳破坏推理示意图；
图3为本发明一个具体实施例的在线反馈体系构架示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互结合。需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。本发明公开使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
如图1所示，本发明提供一种地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法，包括以下步骤：
S1：在地下洞室设置监测仪器，并采用实时采集系统采集所述监测仪器的监测结果。
在一个具体的实施例中，在地下洞室设置监测仪器时，所述监测仪器包括多点位移计、测缝计、锚索测力计和锚杆应力计。其中，所述多点位移计用于监测围岩变形量值F1，所述测缝计用于监测围岩裂缝开合度G1，所述锚索测力计用于监测锚索荷载值G2，所述锚杆应力计用于监测锚杆应力值G3；
在地下洞室设置所述监测仪器时，按照“以点带面”的思路进行布置，如此，能够在获得围岩局部稳定性后，能够按照空间范围大小确定是否构成围岩整体稳定性范围。
S2：根据采集获得监测结果数据，获得评价围岩稳定安全的主控指标Fi、次控指标Gi以及验证指标Ri。
地下洞室失稳时，基于监测数据与故障的耦联关系建立地下洞室失稳故障推理图，结果如图2所示。从图2可以看出，地下洞室失稳破坏的原因主要是因为应力集中或松弛、结构面发育以及应力-结构控制，其监测到的直接表征现象为围岩变形过大，围岩变形速率较大，且未有收敛趋势，其监测到的间接表征现象为锚杆应力计量值以及变化速率异常、锚索测力计量值以及变化速率异常、衬砌与围岩裂隙开合度过大。
表2地下洞室失稳破坏监测项目及仪器
因此，如表2所示，在本发明中，将监测结果数据分为主控、次控、验证三类。其中，主控为故障最直接或与故障关联度最高的表征，且监测内容易于快速获取量化且稳定性高，评判准则所需参数、规则具备可操作性；次控为故障发生前的相关表征，或监控成果量化困难，评判准则、参数操作性较低；验证指标为故障发生后的表征或故障发生的必备表征。
在一个具体的实施例中，获得评价围岩稳定安全的主控指标、次控指标以及验证指标时，根据所述围岩变形量值F1计算围岩变形速率F2，根据所述围岩裂缝开合度G1计算开合度变化速率R1，根据所述锚索荷载值G2计算锚索荷载变化速率R2，根据所述锚杆应力值G3计算锚杆应力变化速率R3。
S3：对所述主控指标Fi进行判断：若某断面的主控指标Fi超过Ⅰ级控制指标，则启动断面红色预警，并进入步骤S5；若某断面的主控指标Fi未超过Ⅰ级控制指标，则进入步骤S4。
S4：对所述次控指标Gi和所述验证指标Ri进行判断：
当某断面的所述主控指标Fi超过Ⅱ级缓冲指标时：若某断面的所述次控指标Gi和所述验证指标Ri均异常，则启动断面红色预警，并进入步骤S5；若某断面仅所述次控指标Gi异常，则启动断面橙色预警，并进入步骤S5；若某断面的所述次控指标Gi和所述验证指标Ri均正常，或仅所述次控指标Gi正常，则启动断面黄色预警，并进入步骤S5；
当某断面的所述主控指标Fi未超过Ⅱ级缓冲指标时：若某断面的所述次控指标Gi和/或所述验证指标Ri异常，则启动断面黄色预警，并进入步骤S5；若某断面的所述次控指标Gi和所述验证指标Ri均正常，则认为该断面局部稳定，评价为绿色状态，结束分析；所述异常是指指标超过对应的指标阈值，所述正常是指指标未超过对应的指标阈值。
在一个具体的实施例中，当所述主控指标为围岩变形量值F1时，其对应的Ⅰ级控制指标为80mm，其对应的Ⅱ级缓冲指标为50mm。即：若所述围岩变形量值F1＞80mm，则认为其超过Ⅰ级控制指标；若50<F1≤80mm，则认为其超过Ⅱ级缓冲指标；若所述围岩变形量值F1≤50mm，则认为其未超过Ⅱ级缓冲指标。
在本实施例中，所述80mm为洞室容许的最大变形值，即在本实施例中，对应的Ⅰ级控制指标为洞室容许的最大变形值，所述最大变形值通过下式进行计算：
式中：δ1为洞室顶拱容许的最大变形值；δ2为洞室边墙容许的最大变形值；b0为洞室跨度，m；f为普氏系数；H为边墙自拱脚至底板的高度，m。
在一个具体的实施例中，当所述主控指标为围岩变形速率F2时，其对应的Ⅰ级控制指标为5.0mm/d，其对应的Ⅱ级缓冲指标为3.0mm/d。即：若所述围岩变形速率F2＞5.0mm/d，则认为其超过Ⅰ级控制指标；若3.0<F2≤5.0mm/d，则认为其超过Ⅱ级缓冲指标；若所述围岩变形速率F2≤3.0mm/d，则认为其未超过Ⅱ级缓冲指标。
需要说明的是，某断面只要有某个测点的某个主控指标超过Ⅰ级控制指标，即启动断面红色预警，无需各个主控指标均超过Ⅰ级控制指标才启动断面红色预警。
在一个具体的实施例中，若所述次控指标Gi为围岩裂缝开合度G1，则其对应的指标阈值为5.5mm。即当围岩裂缝开合度G1小于等于5.5mm时，认为其不存在异常，为正常状态，当围岩裂缝开合度G1大于5.5mm时，认为其存在异常。
在一个具体的实施例中，若所述次控指标Gi为锚索荷载值G2，则其对应的指标阈值为1.25fs，其中fs为锚索的强度设计值。即当锚索荷载值G2小于等于1.25fs时，认为其不存在异常，当锚索荷载值G2大于1.25fs时，认为其存在异常。
需要说明的是，当fm＜fs时，支护锚索安全；当fm＝fs时，支护锚索处于临界状态；当fm＞fs时，支护锚索超限，长期运行需考虑疲劳强度和失效问题。上述实施例的指标阈值仅为该实施例优选的指标阈值，具体应用时，可根据目标区域设置更适宜该目标区域的其他系数的指标阈值，例如1.2fs、1.5fs等。
在一个具体的实施例中，若所述次控指标Gi为锚杆应力值G3，则其对应的指标阈值为300MPa。即当锚杆应力值G3小于等于300MPa时，认为其不存在异常，当锚杆应力值G3大于300MPa时，认为其存在异常。
需要说明的是，当σm＜σs(锚杆的抗拉强度设计值)时，支护锚杆安全；当σm＝σs时，支护锚杆处于临界状态；当σm＞σs时，支护锚杆超限，长期运行需考虑疲劳强度和失效问题。上述实施例的指标阈值仅为该实施例优选的指标阈值，具体应用时，可根据目标区域采用的锚杆设置更适宜该目标区域的其他指标阈值。
需要说明的是，某断面只要有某个测点的某个次控指标存在异常在该测点就会启动相应的断面预警，无需各个次控指标均存在异常。
在一个具体的实施例中，若所述验证指标Ri为开合度变化速率R1，则其对应的指标阈值为0.4mm/d。即当开合度变化速率R1小于等于0.4mm/d时，认为其不存在异常，当开合度变化速率R1大于0.4mm/d时，认为其存在异常。
在一个具体的实施例中，若所述验证指标Ri为锚索荷载变化速率R2，则其对应的指标阈值为40MPa/d。即当锚索荷载变化速率R2小于等于40MPa/d时，认为其不存在异常，当锚索荷载变化速率R2大于40MPa/d时，认为其存在异常。
锚索荷载值承载力一方面能够评价支护锚索的运行状态，而锚索荷载的变化速率也一定程度上反映了支护荷载的作用过程，且锚索荷载的变化也反映了锚固端与锚墩之间围岩变形的大小。因此，在上述实施例中，采用锚索荷载变化速率对目标测点进行异常验证。
在一个具体的实施例中，若所述验证指标Ri为锚杆应力变化速率R3，则其对应的指标阈值为100KN/d。即当锚杆应力变化速率R3小于等于100KN/d时，认为其不存在异常，当锚杆应力变化速率R3大于100KN/d时，认为其存在异常。
需要说明的是，某断面只要有某个测点的某个验证指标存在异常在该测点就会启动相应的断面预警，无需各个验证指标均存在异常。
S5：对步骤S3-S4获得的预警进行统计，并计算获得地下洞室整体的指标结果。
在一个具体的实施例中，所述地下洞室整体的指标结果包括围岩松动平均应变P1、测缝计超限比例P2、锚索分布超限比例P3、锚杆超限比例P4；其中，所述围岩松动平均应变P1通过下式进行计算：
式中：n为多点位移计的测点总数；F1i为i测点获取的围岩变形量值；Li为i测点变形监测初始长度；Si为i测点管控区域面积；
所述测缝计超限比例P2、锚索分布超限比例P3、锚杆超限比例P4均通过下式进行计算：
式中：为对应指标仪器次控超标数量；/>为对应指标仪器数量；/>为对应指标仪器验证超标数量。
S6：根据所述地下洞室整体的指标结果，计算获得地下洞室单隶属度NPi；基于博弈论的AHP-熵组合改进赋权法，计算获得指标权重ωi改。
在一个具体的实施例中，所述地下洞室单隶属度NPi通过下式进行计算：
式中：Pimax为对应Pi的最大值；Pimed为对应Pi的中间值；Pimin为对应Pi的最小值；
所述指标权重ωi改通过下式进行计算：
式中：为层次分析法的权重分配系数；/>为改进熵权法的权重分配系数；ωi1为采用层次分析法计算求得的指标权重；/>为采用改进熵权法计算求得的指标权重。
在一个具体的实施例中，所述权重分配系数通过下式进行计算：
式中：L为拉格朗日函数；m为指标个数；ωki为第i个指标第k次计算权重结果；λ为拉格朗日函数引入参数；
所述采用层次分析法计算求得的指标权重ωi1通过下式进行计算：
式中：为第i个指标权重平均结果；t为判断矩阵的阶数；Mi为中间参数；aij为判断矩阵的元素；
所述采用改进熵权法计算求得的指标权重通过下式进行计算：
式中：Hi为第i项指标的熵，并假定当pij＝0时，pijln(pij)＝0；zn为评价年份数；pij为第i项指标下第j年指标的标准化值在整个评价年份序列中的比重；Yij为原始指标数据矩阵的标准化数据矩阵。
在一个具体的实施例中，所述围岩松动平均应变P1对应的最大值、中间值和最小值如表1所示：
表1围岩松动平均应变P1表
所述测缝计超限比例P2、锚索分布超限比例P3、锚杆超限比例P4对应的最大值为0.7、中间值为0.3、最小值为0.1。
S7：根据所述地下洞室单隶属度NPi和所述指标权重ωi改，计算获得洞室评价综合结果T，所述洞室评价综合结果T通过下式进行计算：
式中：m为指标个数。
S8：根据所述洞室评价综合结果T对地下洞室整体的稳定性进行评价。
在一个具体的实施例中，根据所述洞室评价综合结果T对地下洞室整体的稳定性进行评价具体为：当0.9＜T≤1时，启动整体绿色，代表地下洞室施工围岩稳定安全；当0.8＜T≤0.9时，启动整体黄色预警；当0.6＜T≤0.8时，启动整体橙色预警；当0＜T≤0.6时，启动整体红色预警。
在上述实施例中，若启动整体红色预警，此时表明地下洞室稳定性极差，应终止开挖，并对洞室进行综合分析，加强支护；若启动整体橙色预警，应提出警告，综合分析支护方案；若启动整体黄色预警，应加强现场巡视，加密观测；若启动整体绿色，退出警告。
在一个具体的实施例中，采用本发明所述地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法对目标地下洞室的施工围岩进行在线预警，并启动事后分析系统进行事后分析，如图3所示。
所述事后分析系统能够进行事故复核，排除仪器故障引起的误报，当实时预警出现黄色以上级别预警时，针对引起预警的关键数据，通知监测方，进行数据重测和相应巡视、复核，根据返回结果，再次启动实时评测模块，复核结论，若结论不一致，采用复核后结论。当复核后预警仍有黄色以上级别预警，针对预警指标，根据现有环境、结构监测数据，采用回归统计、空间模型、时间序列等模型，预测数据发展，从而了解事故可能的发展趋势。
所述事后分析系统还能根据结果进行快速响应。快速响应包含三个步骤：1)根据故障机理，按故障类别、发生部位、级别不同，形成相应的测点加密方案。2)形成异常指标的预警报送内容，并整理相关的计算、分析，及趋势预测成果，形成文档。3)预警发布，根据预警级别不同，将预警结果，采用文字、报表、图形等形式，按邮件、短信的方式报送给不同层次的业主，业主在审核后，进行内部更高级别的推送，并反馈给监测方、施工方、设计方进行处理。
综上所述，本发明以地下洞室事故的发生机理为依据，考虑地下洞室事故的结构特征，综合多类相关测点的分析结果，实现地下洞室可能事故的实时监控，其监控结果更符合实际工况。与现有技术相比，本发明具有显著的进步。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在地下洞室设置监测仪器，并采用实时采集系统采集所述监测仪器的监测结果；
S2：根据采集获得监测结果数据，获得评价围岩稳定安全的主控指标Fi、次控指标Gi以及验证指标Ri；
S3：对所述主控指标Fi进行判断：
若某断面的主控指标Fi超过Ⅰ级控制指标，则启动断面红色预警，并进入步骤S5；
若某断面的主控指标Fi未超过Ⅰ级控制指标，则进入步骤S4；
S4：对所述次控指标Gi和所述验证指标Ri进行判断：
当某断面的所述主控指标Fi超过Ⅱ级缓冲指标时：
若某断面的所述次控指标Gi和所述验证指标Ri均异常，则启动断面红色预警，并进入步骤S5；
若某断面仅所述次控指标Gi异常，则启动断面橙色预警，并进入步骤S5；
若某断面的所述次控指标Gi和所述验证指标Ri均正常，或仅所述次控指标Gi正常，则启动断面黄色预警，并进入步骤S5；
当某断面的所述主控指标Fi未超过Ⅱ级缓冲指标时：
若某断面的所述次控指标Gi和/或所述验证指标Ri异常，则启动断面黄色预警，并进入步骤S5；
若某断面的所述次控指标Gi和所述验证指标Ri均正常，则认为该断面局部稳定，评价为绿色状态，结束分析；
所述异常是指指标超过对应的指标阈值，所述正常是指指标未超过对应的指标阈值；
S5：对步骤S3-S4获得的预警进行统计，并计算获得地下洞室整体的指标结果；
S6：根据所述地下洞室整体的指标结果，计算获得地下洞室单隶属度NPi；基于博弈论的AHP-熵组合改进赋权法，计算获得指标权重ωi改；
S7：根据所述地下洞室单隶属度NPi和所述指标权重ωi改，计算获得洞室评价综合结果T；
S8：根据所述洞室评价综合结果T对地下洞室整体的稳定性进行评价。
2.根据权利要求1所述的地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法，其特征在于，步骤S1中，所述监测仪器包括多点位移计、测缝计、锚索测力计和锚杆应力计，其中，
所述多点位移计用于监测围岩变形量值F1，所述测缝计用于监测围岩裂缝开合度G1，所述锚索测力计用于监测锚索荷载值G2，所述锚杆应力计用于监测锚杆应力值G3；
步骤S2中，获得评价围岩稳定安全的主控指标、次控指标以及验证指标时，根据所述围岩变形量值F1计算围岩变形速率F2，根据所述围岩裂缝开合度G1计算开合度变化速率R1，根据所述锚索荷载值G2计算锚索荷载变化速率R2，根据所述锚杆应力值G3计算锚杆应力变化速率R3。
3.根据权利要求2所述的地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法，其特征在于，步骤S3和步骤S4中，当所述主控指标为围岩变形量值F1时，其对应的Ⅰ级控制指标为80mm，其对应的Ⅱ级缓冲指标为50mm；
当所述主控指标为围岩变形速率F2时，其对应的Ⅰ级控制指标为5.0mm/d，其对应的Ⅱ级缓冲指标为3.0mm/d。
4.根据权利要求2所述的地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法，其特征在于，步骤S4中，若所述次控指标Gi为围岩裂缝开合度G1，则其对应的指标阈值为5.5mm；
若所述次控指标Gi为锚索荷载值G2，则其对应的指标阈值为1.25fs，其中fs为锚索的强度设计值；
若所述次控指标Gi为锚杆应力值G3，则其对应的指标阈值为300MPa。
5.根据权利要求2所述的地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法，其特征在于，步骤S4中，若所述验证指标Ri为开合度变化速率R1，则其对应的指标阈值为0.4mm/d；
若所述验证指标Ri为锚索荷载变化速率R2，则其对应的指标阈值为40MPa/d；
若所述验证指标Ri为锚杆应力变化速率R3，则其对应的指标阈值为100KN/d。
6.根据权利要求2-5中任意一项所述的地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法，其特征在于，步骤S5中，所述地下洞室整体的指标结果包括围岩松动平均应变P1、测缝计超限比例P2、锚索分布超限比例P3、锚杆超限比例P4；其中，所述围岩松动平均应变P1通过下式进行计算：
式中：n为多点位移计的测点总数；F1i为i测点获取的围岩变形量值；Li为i测点变形监测初始长度；Si为i测点管控区域面积；
所述测缝计超限比例P2、锚索分布超限比例P3、锚杆超限比例P4均通过下式进行计算：
式中：为对应指标仪器次控超标数量；/>为对应指标仪器数量；/>为对应指标仪器验证超标数量。
7.根据权利要求6所述的地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法，其特征在于，步骤S6中，所述地下洞室单隶属度NPi通过下式进行计算：
式中：Pimax为对应Pi的最大值；Pimed为对应Pi的中间值；Pimin为对应Pi的最小值；
所述指标权重ωi改通过下式进行计算：
式中：为层次分析法的权重分配系数；/>为改进熵权法的权重分配系数；ωi1为采用层次分析法计算求得的指标权重；/>为采用改进熵权法计算求得的指标权重。
8.根据权利要求7所述的地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法，其特征在于，所述权重分配系数通过下式进行计算：
式中：L为拉格朗日函数；m为指标个数；ωki为第i个指标第k次计算权重结果；λ为拉格朗日函数引入参数；
所述采用层次分析法计算求得的指标权重ωi1通过下式进行计算：
式中：为第i个指标权重平均结果；t为判断矩阵的阶数；Mi为中间参数；aij为判断矩阵的元素；
所述采用改进熵权法计算求得的指标权重通过下式进行计算：
式中：Hi为第i项指标的熵，并假定当pij＝0时，pijln(pij)＝0；zn为评价年份数；pij为第i项指标下第j年指标的标准化值在整个评价年份序列中的比重；Yij为原始指标数据矩阵的标准化数据矩阵。
9.根据权利要求7或8所述的地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法，其特征在于，所述围岩松动平均应变P1对应的最大值、中间值和最小值如表1所示：
表1围岩松动平均应变P1表
所述测缝计超限比例P2、锚索分布超限比例P3、锚杆超限比例P4对应的最大值为0.7、中间值为0.3、最小值为0.1。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的地下洞室施工围岩稳定安全在线预警方法，其特征在于，步骤S7中，所述洞室评价综合结果T通过下式进行计算：
式中：m为指标个数；
步骤S8中，根据所述洞室评价综合结果T对地下洞室整体的稳定性进行评价具体为：
当0.9＜T≤1时，启动整体绿色，代表地下洞室施工围岩稳定安全；
当0.8＜T≤0.9时，启动整体黄色预警；
当0.6＜T≤0.8时，启动整体橙色预警；
当0＜T≤0.6时，启动整体红色预警。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |