[發明專利]一種地下工程突涌水災害預測與互饋調控方法及系統

在審

• 申請號: 202010461780.5
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111738495A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）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）人: 山東大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 陳曉敏

本發明公開了一種地下工程突涌水災害預測與互饋調控方法及系統，包括以下步驟：根據地下工程的地質條件，對突涌水災害風險進行預測；基于巖體斷裂準則，進行突涌水災害力學評判；建立防突巖體安全系數等值線圖，進行突涌水災害的動態預測；根據突涌水災變過程的關鍵因素與控制參數，給出突涌水災害的規避、調控方案，實現災害調控。

技術領域

本發明屬于地下工程災害防控技術領域，具體涉及一種地下工程突涌水災害預測與互饋調控方法及系統。

背景技術

這里的陳述僅提供與本發明相關的背景技術，而不必然地構成現有技術。

地下工程涉及交通工程(鐵路、公路隧道)、水利水電工程(輸水隧洞、地下廠房)等重要工程領域，隨著地下工程建設的重心逐漸向賦存大量巖溶、斷層、構造帶等不良地質的中西部地區轉移，工程建設中所遭遇的巖溶突涌水、塌方、巖爆等災害問題日益增多，極易造成工期延誤及經濟損失。由于工程的區域地質條件與施工過程都具有顯著的不確定性，如何合理地預測評估災害發生的風險，進行有效的管理與防控，成為保證地下工程安全施工的關鍵。

災害孕育演化過程中特征信息的獲取分析和前兆信息的捕捉是災害預測的重要前提。發明人發現，對于地下工程突涌水災害預測，施工期災害前兆信息感知，多側重于從地質、水文和施工角度分析突水的宏觀前兆特征；風險評估方法主要依靠地質條件和水文地質信息，尚未建立包含災前多物理場信息在內的預測方法，準確率和普適性較低。對于突涌水災害防控，尚缺乏有效的動態反饋分析、調控方法和調控措施。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種地下工程突涌水災害預測與互饋調控方法及系統，該方法解決現有技術未考慮力學因素和多物理場因素的弊端，建立集地質評判、力學評判與多物理場評判于一體的突涌水災害預測方法，構建以變形和滲流控制為核心的災害調控與反饋一體化控制方法。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

第一方面，本發明的實施例提供了一種地下工程突涌水災害預測與互饋調控方法，包括以下步驟：

(1)基于宏觀地質分析的突涌水災害風險預測：根據地下工程的地質條件，對突涌水災害風險進行預測；

選取突涌水災害的主要誘導因素，建立地下工程突涌水災害風險預測的宏觀地質評價指標體系及分級標準，根據地下工程所處區域的工程地質與水文地質條件，如巖溶與構造帶等不良地質賦存發育與空間分布特征、地下水循環模式與徑流補給條件等，采用屬性區間、模糊數學等風險評估方法，對突涌水災害風險等級進行定量評價與預測。

(2)基于巖體斷裂準則的突涌水災害力學評判：基于巖體斷裂準則，進行突涌水災害力學評判；

根據裂隙巖體裂紋的幾何特征及裂紋面上的應力狀態(地應力、水壓力、動荷載、裂紋與最大主應力夾角)，基于巖體壓剪破壞判據，判定防突巖體在動力擾動和卸荷作用下是否會發生破壞，從而誘發突涌水災害的發生。

(3)基于多物理場信息演化的突涌水災害預測：建立防突巖體安全系數等值線圖，進行突涌水災害的動態預測；

基于地下工程開挖后臨近區域的應力場、滲流場的空間分布規律，結合步驟(2)中的突涌水災害力學評判方法，建立防突巖體安全系數等值線圖。同時，基于多物理場信息隨工程開挖的演化規律，利用已開挖段的多場信息，預測前方多物理場信息的分布特征，對防突巖體安全系數等值線圖進行動態預測與修正，實現突涌水災害的動態預測。

(4)地下工程突涌水災害信息互饋與調控方法：根據突涌水災變過程的關鍵因素與控制參數，給出突涌水災害的規避、調控方案，實現災害調控。