[發(fā)明專利]一種隧道穿越大型巖溶空洞施工地質(zhì)災(zāi)害實時預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711331450.9
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108104822B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉彥軍;耿彥生;肖劍;陳仕;初新云;祿苗苗;李寧;張海東;翟震;成丹
• 申請（專利權(quán)）人: 中冶交通建設(shè)集團有限公司;北方工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 李琳;張寧

1.一種隧道穿越大型巖溶空洞施工地質(zhì)災(zāi)害實時預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1在隧道開挖之前，利用激光掃描儀對隧道穿越的大型巖溶空洞進行三維掃描，建立三維空間模型，明確大型巖溶空洞與隧道的相對空間位置，利用羅盤量測大型巖溶空洞的圍巖巖層與構(gòu)造面產(chǎn)狀，分析所述大型巖溶空洞的地質(zhì)構(gòu)造信息，得到所述大型巖溶空洞圍巖的裂隙、構(gòu)造發(fā)育與分布情況；

S2在隧道開挖過程中，在所述大型巖溶空洞的地表周圍和隧道洞內(nèi)分別設(shè)置多個傳感器，采集所述大型巖溶空洞周圍的巖石破裂震源信息和隧道洞內(nèi)的輔助震源信息；

S3根據(jù)所述巖石破裂震源信息，確定對應(yīng)的微震事件信息以及所述微震事件信息對應(yīng)的地震波傳輸速度；

S4根據(jù)不同方位、不同強度的所述輔助震源信息，結(jié)合所述大型巖溶空洞的圍巖裂隙和構(gòu)造發(fā)育情況，得到地層優(yōu)化的速度模型，用于修正、校準所述步驟S3中的地震波傳輸速度，進而修正、校準所述微震事件信息；

S5對所述微震事件信息進行聚類分析，將巖石裂隙隨時間和空間的開展趨勢在三維坐標(biāo)系中顯示，并與隧道施工行為進行關(guān)聯(lián)分析，判斷所述大型巖溶空洞的巖體裂隙活化和圍巖損傷情況，從而實時預(yù)測隧道穿越大型巖溶空洞施工引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道穿越大型巖溶空洞施工地質(zhì)災(zāi)害實時預(yù)測方法，其特征在于，還包括步驟S6：

根據(jù)所述步驟S3中得到的所述地震波傳輸速度，對所述大型巖溶空洞圍巖的波速場進行雙差成像處理，通過雙差成像的結(jié)果間接反映巖體內(nèi)部應(yīng)力分布狀態(tài)和圍巖損傷情況，結(jié)合所述大型巖溶空洞的構(gòu)造發(fā)育情況，驗證所述步驟S5對地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測結(jié)果。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道穿越大型巖溶空洞施工地質(zhì)災(zāi)害實時預(yù)測方法，其特征在于，

步驟S2中，以所述大型巖溶空洞的中心為圓心，在半徑為200米的范圍之內(nèi)的地表均勻設(shè)置多個傳感器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道穿越大型巖溶空洞施工地質(zhì)災(zāi)害實時預(yù)測方法，其特征在于，

步驟S2中，在隧道洞內(nèi)，根據(jù)大型巖溶空洞與隧道的相對空間位置，將所述多個傳感器設(shè)置在隧道洞壁或仰拱位置。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的隧道穿越大型巖溶空洞施工地質(zhì)災(zāi)害實時預(yù)測方法，其特征在于，

所述傳感器的間距為20米。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道穿越大型巖溶空洞施工地質(zhì)災(zāi)害實時預(yù)測方法，其特征在于，

所述步驟S3中，以接收到巖體破裂震源信息的傳感器為球心，以相應(yīng)傳感器定位的微震事件的位置為半徑作球體，多個球體的交接處即是實際對應(yīng)的微震事件的位置。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道穿越大型巖溶空洞施工地質(zhì)災(zāi)害實時預(yù)測方法，其特征在于，

所述輔助震源信息包括：爆破震源產(chǎn)生的地震波信息、運輸車輛震源產(chǎn)生的地震波信息以及隧道鉆孔震源產(chǎn)生的地震波信息中的一種或多種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道穿越大型巖溶空洞施工地質(zhì)災(zāi)害實時預(yù)測方法，其特征在于，

步驟S1中，所述大型巖溶空洞的地質(zhì)構(gòu)造信息包括所述大型巖溶空洞的空間分布特點、地層、構(gòu)造條件、成因和構(gòu)造背景中的一種或多種。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道穿越大型巖溶空洞施工地質(zhì)災(zāi)害實時預(yù)測方法，其特征在于，

所述步驟S2中，所述傳感器采集震源信息并根據(jù)震源信息的時頻特征，分離出所述巖石破裂震源信息和所述輔助震源信息。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道穿越大型巖溶空洞施工地質(zhì)災(zāi)害實時預(yù)測方法，其特征在于，

所述微震事件信息包括微震事件的位置、時間和能量中的一種或多種。