[發明專利]一種高能環境隧道施工巖爆位置精細預警方法

有效

• 申請號: 201910642741.2
• 申請日: 2019-07-16
• 公開（公告）號: CN110333531B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 陳炳瑞;朱新豪;王睿;王勇
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所;中國國家鐵路集團有限公司
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28;G01V1/18;G01V1/20
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

本發明公開了一種高能環境隧道施工巖爆位置精細預警方法，在第一斷面的右腰、拱頂、左腰、拱底分別布置第一至第四微震傳感器；在第二斷面的右肩、左肩、左腳、右腳分別布置第五至第八微震傳感器；確定巖體破裂事件的位置在已開挖隧洞的樁號范圍，根據微震監測系統捕捉到各個微震傳感器采集的信號的順序，判斷巖體破裂事件的位置，本發明分析微震傳感器觸發的先后順序，進一步確定巖爆風險區的精細位置，使得巖爆精細預警成為可能；工程施工中可更精準地對巖爆風險區進行調控，降低施工成本并加快施工進度。

技術領域

本發明涉及巖爆預警領域，更具體涉及一種高能環境隧道施工巖爆位置精細預警方法。

技術背景

巖爆是處于高應力的硬脆巖體，由于開挖導致洞壁及周圍彈性能集聚，達到一定條件突然釋放且產生爆裂松脫、剝落、彈射甚至拋擲現象的一種動力破壞現象。巖爆具有突發性、猛烈性和隨機性，對施工人員及機械設備造成極大的危害。隨著深埋巖石工程的增多，巖爆出現的頻次也越來越高；如錦屏二級水電站引水隧洞、白鶴灘水電站、秦嶺隧道等地下硐室中，均發生了多次巖爆，給工程造成了巨大損失。目前對于巖爆的成因、機理還有很多不清楚的地方，如何準確合理地進行巖爆預警，已成為地下工程世界性難題之一。

近幾十年來，國內外學者在巖爆預測方面做了大量的研究工作，提出了各種各樣的理論和預測方法，主要分為兩種，一種是基于巖爆機理的理論預測方法，如應力判據、能量判據以及將多種因素綜合考慮的綜合評判方法；第二種是現場測試法，借助一些測試儀器對巖體進行直接或間接的監測或測試，來判別巖爆發生的風險，如微震監測法、聲發射法等。對于理論預測方法，由于評價指標值難以準確測量及評價方法的諸多問題，理論法的實用性和應用范圍受到很大限制。而當下應用廣泛、以微震監測為代表的現場測試法，已經在現場巖爆監測起到了良好的預警作用，其機理是巖爆發生前會發生一系列巖體破裂事件，巖體破裂事件發生較多的位置即是巖爆發生風險較高的位置。實際工程中，現場地質條件的不均勻性，使得微震監測的定位精度往往受到一定影響，在隧洞中往往只能預測區域與洞段，無法對巖爆高風險區的具體部位(拱頂、拱肩、拱腰、拱腳、拱底)進行精細預警；實際施工中對巖爆預警的高風險區進行全斷面的加強支護，而發生巖爆的位置往往為某個斷面的某個點或小區域附近，全斷面支護無疑大大增加了施工成本、減慢了施工進度。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術存在的上述問題，提供一種高能環境隧道施工巖爆位置精細預警方法。

本發明的目的通過以下技術措施實現：

一種高能環境隧道施工巖爆位置精細預警方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、第一斷面到掌子面的間距L1為50～80m，第二斷面到第一斷面的間距L2為30～50m；

在第一斷面的右腰、拱頂、左腰、拱底分別布置第一微震傳感器、第二微震傳感器、第三微震傳感器、以及第四微震傳感器；

在第二斷面的右肩、左肩、左腳、右腳分別布置第五微震傳感器、第六微震傳感器、第七微震傳感器、以及第八微震傳感器；

步驟2、第一斷面安裝的四個微震傳感器和第二斷面安裝的四個微震傳感器均接入微震監測系統，

步驟3、當微震監測系統捕捉到第一微震傳感器至第八微震傳感器采集的巖體破裂事件的信號后，確定巖體破裂事件的位置在已開挖隧洞2的樁號范圍，

步驟4、對于同一巖體破裂事件：

當微震監測系統先捕捉到第一微震傳感器采集的信號，再同時捕捉到第二微震傳感器和第四微震傳感器采集的信號，最后捕捉到第三微震傳感器采集的信號，則確定巖體破裂事件的位置位于右腰；

當微震監測系統先同時捕捉到第五微震傳感器和第八微震傳感器，再同時捕捉到第六微震傳感器和第七微震傳感器采集的信號，則確定巖體破裂事件的位置位于右腰；