[發(fā)明專利]地下工程畫像信息與監(jiān)測信息安全監(jiān)控的方法與系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110380950.8
• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN102434210A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹大明;段強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 成都暢達(dá)通地下工程科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18
• 代理公司: 成都金英專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種地下工程畫像信息與監(jiān)測信息安全監(jiān)控的方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)

二十一世紀(jì)是隧道（隧洞）和地下工程大發(fā)展的時(shí)期，隨著西部大開發(fā)和我國全面建設(shè)小康社會的宏偉藍(lán)圖的制定，以及堅(jiān)持以人為本，全面、協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展策略的具體實(shí)施，我國鐵路在“十五”、“十一五”以及到2020年間將規(guī)劃建設(shè)“四縱四橫”快速客運(yùn)網(wǎng)、加快建設(shè)煤炭運(yùn)輸通道和集裝箱節(jié)點(diǎn)站，公路國家規(guī)劃建設(shè)“五縱七橫”國道主干線建設(shè)，完善公路網(wǎng)絡(luò)，充分提高路網(wǎng)通達(dá)深度，上述大型工程的建設(shè)都需要修建大量的隧道（隧洞）及地下工程。

在地下工程的建設(shè)過程中將會遇到較為復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境條件，如碳酸鹽分布地區(qū)的巖溶、暗河、巖溶陷落柱，高地應(yīng)力區(qū)的巖爆、煤質(zhì)地層中的煤與瓦斯突出，復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造及地下水突涌、塌方、大變形等地質(zhì)災(zāi)害，由于地質(zhì)條件的復(fù)雜多變性、圍巖性質(zhì)把握的不準(zhǔn)確性和工程的隱蔽性，施工中需要不斷修正原設(shè)計(jì)，因此，在地下工程建設(shè)中，對工程地質(zhì)條件的認(rèn)識和掌握程度是確?？焖佟踩藿ǖ臎Q定性因素之一，盡管施工前進(jìn)行了大量的工程地質(zhì)勘察工作，但由于當(dāng)前勘察技術(shù)手段和方法技術(shù)的限制，加上地質(zhì)體的復(fù)雜多變，在施工前無法完全查明工程巖體的狀況、特性，準(zhǔn)確預(yù)測隧道施工中可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的位置、性質(zhì)和規(guī)模。

隧道工程設(shè)計(jì)的基本特點(diǎn)是“地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，基礎(chǔ)信息缺乏”，其施工存在著很大的不確定性和高風(fēng)險(xiǎn)性，自從新奧法誕生以來，隨著巖土理論及量測技術(shù)、數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等方面的發(fā)展，使隧道施工邁進(jìn)了“信息化”時(shí)代，大多數(shù)的隧道一般可以視為線性結(jié)構(gòu)物，圍巖地質(zhì)情況沿隧道軸線方向變化較大，不可能在隧道施工前將地質(zhì)情況全部弄清楚，即使可能也是不科學(xué)和不經(jīng)濟(jì)的，隧道工程的特殊性決定了其在勘察、設(shè)計(jì)和施工等諸多環(huán)節(jié)中允許有交叉、反復(fù)，在此基礎(chǔ)上形成了采取與隧道施工過程中的地質(zhì)條件、力學(xué)動(dòng)態(tài)等不斷變化相適應(yīng)的“動(dòng)態(tài)施工”，隧道工程信息化施工方法是在施工中布置監(jiān)控測試系統(tǒng)，從現(xiàn)場圍巖的開挖及支護(hù)過程中獲得圍巖穩(wěn)定性及支護(hù)設(shè)施的工作狀態(tài)信息，通過分析研究這些信息，間接地描述圍巖的穩(wěn)定性和支護(hù)的作用，并反饋于施工決策和支持系統(tǒng)，修正和確定新的開挖方案的支護(hù)參數(shù)，其實(shí)質(zhì)是通過施工前的地質(zhì)勘察和施工過程中的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、圍巖支護(hù)體系的變形及結(jié)構(gòu)受力量測的大量信息來指導(dǎo)施工，以期獲得最優(yōu)地下結(jié)構(gòu)物的一種方法。

我國在地下工程（含山嶺隧道、城市地鐵）施工過程監(jiān)控量測方面起步較晚，現(xiàn)在基本處于人工采集數(shù)據(jù)，人工進(jìn)行數(shù)據(jù)分析階段，如對隧道掌子面揭示情況的描述都是由人工來完成的，即通過地質(zhì)工作人員手繪隧道掌子面地質(zhì)信息，用人工分析掌子面地質(zhì)信息的方法來實(shí)現(xiàn)預(yù)測，在這種情況下，不但現(xiàn)場的工作量很大，而且由于現(xiàn)場技術(shù)人員的地質(zhì)信息知識水平及工作態(tài)度的不同，描述的完整性和準(zhǔn)確性不盡相同，存在許多問題，同時(shí)不能驗(yàn)證超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果的準(zhǔn)確性，人工采集數(shù)據(jù)往往受施工環(huán)境、氣候和數(shù)據(jù)采集人員水平限制使監(jiān)測數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性、及時(shí)性受到很大的影響，不能確保地下工程的“動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工”信息化施工理念的實(shí)現(xiàn)，沒能將地下工程監(jiān)測信息和畫像信息結(jié)合在一起進(jìn)行綜合管理分析，在目前的施工過程監(jiān)測中，主要注重于收集、分析常規(guī)監(jiān)測數(shù)據(jù)和傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)，缺少了施工過程中開挖面畫像信息的管理分析，無法了解隧道等大型地下構(gòu)造開挖面的地質(zhì)狀況，無法預(yù)測前方地質(zhì)情況，施工過程安全系數(shù)較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的即在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種實(shí)時(shí)采集監(jiān)控量測信息和畫像信息，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行安全等級評估，并對危險(xiǎn)情況進(jìn)行預(yù)警及警報(bào)，對下一階段地質(zhì)情況作出預(yù)測，具有遠(yuǎn)程監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并記錄異常和警報(bào)數(shù)據(jù)信息，便于技術(shù)人員分析，施工過程安全系數(shù)較高的地下工程畫像信息與監(jiān)測信息安全監(jiān)控的方法與系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：地下工程畫像信息與監(jiān)測信息安全監(jiān)控的系統(tǒng)，它包括監(jiān)控量測信息處理系統(tǒng)、畫像信息處理系統(tǒng)、綜合安全監(jiān)控分析模塊、預(yù)警及警報(bào)輸出模塊、下一階段地質(zhì)結(jié)構(gòu)報(bào)告模塊，監(jiān)控量測信息處理系統(tǒng)和畫像信息處理系統(tǒng)分別與綜合安全監(jiān)控分析模塊的輸入端相連，綜合安全監(jiān)控分析模塊的輸出端分別與下一階段地質(zhì)結(jié)構(gòu)報(bào)告模塊、預(yù)警及警報(bào)輸出模塊相連。

監(jiān)控量測信息處理系統(tǒng)包括監(jiān)測信息采集模塊、監(jiān)測信息處理及圍巖力學(xué)動(dòng)態(tài)情況分析系統(tǒng)、監(jiān)測信息數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測信息輸出模塊、監(jiān)測信息安全模型模塊，監(jiān)測信息采集模塊、監(jiān)測信息安全模型模塊分別通過監(jiān)測信息處理及圍巖力學(xué)動(dòng)態(tài)情況分析系統(tǒng)與監(jiān)測信息數(shù)據(jù)庫的輸入端相連，監(jiān)測信息數(shù)據(jù)庫的輸出端分別與監(jiān)測信息輸出模塊、綜合安全監(jiān)控分析模塊相連；