[發明專利]一種隧道實時監測和分級預警方法及其系統

在審

• 申請號: 202011467409.6
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112576311A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 李赤謀;梁曉騰;袁青;吳忠仕;陳培帥;楊林;王偉;江鴻;劉毅;馮德定;閆鑫雨;褚存;唐湘隆;李傲贏;毛永強;沈學軍;林玉剛;黃威;李德杰;羅會武;孔茜;邱敏;楊睿;李雪松;李紅君;李忠;饒為勝;石章入;任夢;張瑞元;李嘉成
• 申請（專利權）人: 中交文山高速公路建設發展有限公司;中交第二航務工程局有限公司
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 劉藝瑋

本發明公開了一種隧道實時監測和分級預警方法，包括：步驟一、監測隧道同一斷面的初支結構上多個測點的狀態得到隧道的初支變形數據；步驟二、對測點的實時初支變形數據的有效性進行判斷，對異常的初支變形數據進行刪除并分析異常原因；步驟三、根據過濾后的初支變形數據計算預警數據，根據預設的預警閾值判斷并刪除異常的預警數據；步驟四、通過比較預警數據與預警閾值，對不同監測斷面上的多個測點進行分級預警。本發明通過橫向對比判斷初支變形數據和預警數據是否存在異常，經過兩次篩選對存在異常的數據進行了有效的排除，防止外界環境干擾或變化影響監測數據的準確性，提高了分級預警的準確性和預警精度，降低了隧道施工的安全風險。

技術領域

本發明涉及隧道工程監測領域。更具體地說，本發明涉及一種隧道實時監測和分級預警方法及其系統。

背景技術

近年來我國交通事業發展迅速，出現大量地質復雜的、高難度山嶺隧道工程及城市地鐵工程。在隧道開挖中圍巖的穩定性是施工安全的根本保障，變形監測是隧道工程必不可少的環節，是保證隧道工程安全的重要手段。傳統的初支變形監測主要通過人工監測的方式實現，需耗費大量的人力、物力，占用大量的施工時間，且不能及時、快速、連續、準確地反映隧道結構變形的情況。目前已有將全站儀運用在隧道變形監測中的技術方案，可以實現自動化遠程數據采集，但是由于隧道爆破、噴射混凝土、臺車遮擋、工序干擾等原因，常會存在隧道內不通視、配套測量棱鏡擾動等情況，導致全站儀采集到的變形數據異常，存在誤報、漏報隧道初支大變形險情的風險，對施工安全有較大的影響。

發明內容

本發明的目的是提供一種隧道實時監測和分級預警方法及其系統，在同一監測斷面上布置多個測點并使用數據采集系統監測隧道的初支變形情況，使用數據處理系統對存在異常的初支變形數據和預警數據進行識別并自動刪除后，通過分級預警系統進行分級預警，有效減小了隧道環境或施工設備對初支變形數據測量的干擾，提高了監測結果和預警的準確性，保證了施工安全。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種隧道實時監測和分級預警方法，包括以下步驟：

步驟一、沿隧道的長度方向在隧道的初支結構上間隔設置多個監測斷面，在任一監測斷面上沿其周向設置多個測點，通過監測所述多個測點的狀態得到所述隧道的初支變形數據；

步驟二、根據同一監測斷面上同一測點的實時初支變形數據和歷史初支變形數據，以及同一監測斷面上該測點與其他測點的實時初支變形數據，判斷該測點的實時初支變形數據是否異常及異常原因，并對異常的實時初支變形數據進行刪除，得到過濾后的初支變形數據；

步驟三、根據過濾后的初支變形數據計算同一監測斷面上不同測點的初支變形量和沉降速率，判斷所述初支變形量和沉降速率是否大于對應測點的預警閾值的70％，若大于，則將該初支變形數據、初支變形量和沉降速率作為該測點的預警數據，并將該測點的預警數據與同一監測斷面上其他測點的預警數據進行比較，判斷該測點的預警數據是否存在異常及異常原因，并對異常的預警數據進行刪除，得到過濾后的預警數據；

步驟四、根據所述過濾后的預警數據大于所述預警閾值的70％的程度，對不同監測斷面上的所述多個測點進行分級預警；同時，獲取所述過濾后的預警數據及異常預警數據、異常實時初支變形數據的異常原因，并展示在施工現場的監視界面上。

優選的是，所述隧道實時監測和分級預警方法，在步驟二中，判斷該測點的實時初支變形數據是否異常及異常原因的方法為：

若采集到的實時初支變形數據為默認初始值，則判定該測點的實時初支變形數據為異常實時初支變形數據；

若采集到同一監測斷面上全部測點的實時初支變形數據均為默認初始值，則判定為存在噴混施工遮擋導致的異常；

若采集到的實時初支變形數據為默認初始值，但能夠讀取該測點的歷史初支變形數據，則判定為施工機械遮擋導致的異常；