[發(fā)明專利]一種地下工程突涌水災(zāi)害預(yù)測與互饋調(diào)控方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010461780.5
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111738495A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周宗青;王超;屠文鋒;石少帥;成帥;白松松;高成路
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/08
• 代理公司: 濟南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 陳曉敏

1.一種地下工程突涌水災(zāi)害預(yù)測與互饋調(diào)控方法，其特征是，包括以下步驟：

根據(jù)地下工程的地質(zhì)條件，對突涌水災(zāi)害風(fēng)險進行預(yù)測；

基于巖體斷裂準(zhǔn)則，進行突涌水災(zāi)害力學(xué)評判；

建立防突巖體安全系數(shù)等值線圖，進行突涌水災(zāi)害的動態(tài)預(yù)測；

根據(jù)突涌水災(zāi)變過程的關(guān)鍵因素與控制參數(shù)，給出突涌水災(zāi)害的規(guī)避、調(diào)控方案，實現(xiàn)災(zāi)害調(diào)控。

2.如權(quán)利要求1所述的地下工程突涌水災(zāi)害預(yù)測與互饋調(diào)控方法，其特征是，對突涌水災(zāi)害風(fēng)險進行預(yù)測的步驟為：

選取突涌水災(zāi)害的主要誘導(dǎo)因素，建立地下工程突涌水災(zāi)害風(fēng)險預(yù)測的宏觀地質(zhì)評價指標(biāo)體系及分級標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)地下工程所處區(qū)域的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，采用屬性區(qū)間、模糊數(shù)學(xué)的風(fēng)險評估方法，對突涌水災(zāi)害風(fēng)險等級進行定量評價與預(yù)測。

3.如權(quán)利要求2所述的地下工程突涌水災(zāi)害預(yù)測與互饋調(diào)控方法，其特征是，所述主要誘導(dǎo)因素包括不良地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育特征與空間分布、地層巖性、地下水位、地下水循環(huán)模式；所述工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件包括巖溶與構(gòu)造帶不良地質(zhì)賦存發(fā)育與空間分布特征、地下水循環(huán)模式與徑流補給條件。

4.如權(quán)利要求1所述的地下工程突涌水災(zāi)害預(yù)測與互饋調(diào)控方法，其特征是，進行突涌水災(zāi)害力學(xué)評判的步驟為：

根據(jù)裂隙巖體裂紋的幾何特征及裂紋面上的應(yīng)力狀態(tài)，基于巖體壓剪破壞判據(jù)，判定防突巖體在動力擾動和卸荷作用下是否會發(fā)生破壞，從而誘發(fā)突涌水災(zāi)害的發(fā)生。

5.如權(quán)利要求4所述的地下工程突涌水災(zāi)害預(yù)測與互饋調(diào)控方法，其特征是，所述巖體壓剪破壞判據(jù)為：

當(dāng)不考慮動力波影響時，裂紋發(fā)生壓剪破壞的臨界水壓力P_c：

式中：為裂紋面上的內(nèi)摩擦角，K_IIC為巖石壓縮狀態(tài)II型斷裂韌度值；

當(dāng)裂紋面上孔隙水壓力P_w超過計算值P_c時，巖體將發(fā)生壓剪破壞，誘發(fā)突涌水災(zāi)害；否則，巖體不會發(fā)生壓剪破壞。

6.如權(quán)利要求4所述的地下工程突涌水災(zāi)害預(yù)測與互饋調(diào)控方法，其特征是，所述巖體壓剪破壞判據(jù)為：

當(dāng)考慮動力波影響時，裂紋發(fā)生壓剪破壞的臨界水壓力P_c：

式中：為動態(tài)應(yīng)力強度因子；τ為剪應(yīng)力；c為裂紋面的粘聚力；

當(dāng)裂紋面上孔隙水壓力P_w超過計算值P_c時，巖體將發(fā)生壓剪破壞，誘發(fā)突涌水災(zāi)害；否則，巖體不會發(fā)生壓剪破壞。

7.如權(quán)利要求1所述的地下工程突涌水災(zāi)害預(yù)測與互饋調(diào)控方法，其特征是，進行突涌水災(zāi)害的動態(tài)預(yù)測的步驟為：

基于地下工程開挖后所處區(qū)域的應(yīng)力場、滲流場的空間分布規(guī)律，結(jié)合突涌水災(zāi)害力學(xué)評判，建立防突巖體安全系數(shù)等值線圖；同時，基于多物理場信息隨工程開挖的演化規(guī)律，利用已開挖段的多場信息，預(yù)測前方多物理場信息的分布特征，對防突巖體安全系數(shù)等值線圖進行動態(tài)預(yù)測與修正，實現(xiàn)突涌水災(zāi)害的動態(tài)預(yù)測。

8.如權(quán)利要求1所述的地下工程突涌水災(zāi)害預(yù)測與互饋調(diào)控方法，其特征是，所述關(guān)鍵因素、控制參數(shù)包括地下水壓力、裂紋面的粘聚力、裂紋面上的內(nèi)摩擦角、地應(yīng)力、滲流場分布特征。

9.如權(quán)利要求1所述的地下工程突涌水災(zāi)害預(yù)測與互饋調(diào)控方法，其特征是，突涌水災(zāi)害的規(guī)避、調(diào)控方案包括：

通過疏水泄壓降低地下水壓力；通過注漿加固提高防突巖體穩(wěn)定性；通過施工方案優(yōu)化降低工程擾動、改變應(yīng)力場與滲流場分布特征。

10.一種地下工程突涌水災(zāi)害預(yù)測與互饋調(diào)控系統(tǒng)，其特征是，包括：

預(yù)測模塊，用以根據(jù)地下工程的地質(zhì)條件，對突涌水災(zāi)害風(fēng)險進行預(yù)測；

評判模塊，用以基于巖體斷裂準(zhǔn)則，進行突涌水災(zāi)害力學(xué)評判；

預(yù)測模塊，用以通過建立防突巖體安全系數(shù)等值線圖，進行突涌水災(zāi)害的動態(tài)預(yù)測；

調(diào)控模塊，用以根據(jù)突涌水災(zāi)變過程的關(guān)鍵因素與控制參數(shù)，給出突涌水災(zāi)害的規(guī)避、調(diào)控方案，實現(xiàn)災(zāi)害調(diào)控。