[發明專利]一種地下洞室圍巖擾動應力演化過程立體識別方法及裝置

有效

• 申請號: 202210376484.4
• 申請日: 2022-04-12
• 公開（公告）號: CN114459656B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 李邵軍;豐光亮;瞿定軍;王國均;劉建;朱宗俊;易勝強
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所;湖北宜化集團礦業有限責任公司;湖北杉樹埡礦業有限公司
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G06F30/20;G16C60/00;G16C10/00
• 代理公司: 武漢誠儒知識產權代理事務所(普通合伙) 42265
• 代理人: 劉天鈺

1.一種地下洞室圍巖擾動應力演化過程立體識別方法，其特征在于，所述方法包括：

在待測量擾動力演化過程的目標地下洞室開挖之前，通過鉆孔攝像頭采集所述目標地下洞室與臨近已開挖洞室之間的鉆孔的巖體結構特征；

在所述目標地下洞室的開挖過程中，通過布設于所述目標地下洞室與臨近已開挖洞室之間的鉆孔中的三分微震傳感器，采集所述鉆孔周邊的巖體破裂震動波信息；

基于所述巖體破裂震動波信息計算每個巖體破裂源位置處的震源視應力演化信息；

在所述目標地下洞室的開挖過程中，通過布設于所述鉆孔中的擾動應力計，采集所述擾動應力計安裝位置處的擾動應力演化信息；

結合所述鉆孔的巖體結構特征、所述每個巖體破裂源位置處的震源視應力演化信息以及所述擾動應力計安裝位置處的擾動應力演化信息，進行所述目標地下洞室的圍巖三維立體擾動應力的同時空數值反分析，分析結果作為所述目標地下洞室的地下洞室圍巖擾動應力演化過程立體識別結果。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述三分微震傳感器包括第一三分微震傳感器以及第二三分微震傳感器，所述擾動應力計包括第一擾動應力計、第二擾動應力計以及第三擾動應力計，所述鉆孔中沿著所述目標地下洞室到所述臨近已開挖洞室的方向，依次布設所述第一三分微震傳感器、所述第一擾動應力計、所述第二擾動應力計、所述第三擾動應力計以及所述第二三分微震傳感器；

在設置過程中，通過推桿依次將所述第一三分微震傳感器、所述第一擾動應力計、所述第二擾動應力計、所述第三擾動應力計以及所述第二三分微震傳感器推送至對應位置后回收所述推桿。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述巖體破裂源位置的定位過程包括：

分別測量所述第一三分微震傳感器以及所述第二三分微震傳感器的空間坐標；

獲取所述第一三分微震傳感器以及所述第二三分微震傳感器采集的震動波信息；

在傳播定位機制下，基于所述第一三分微震傳感器以及所述第二三分微震傳感器采集的震動波信息的交疊位置，確定所述巖體破裂源位置。

4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一三分微震傳感器、所述第一擾動應力計、所述第二擾動應力計、所述第三擾動應力計以及所述第二三分微震傳感器，與所述目標地下洞室圍巖表面的距離分別為0.5 m、1 m、3 m、7 m、以及8m。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

所述三分微震傳感器以及所述擾動應力計在設置于所述鉆孔中的對應位置后，對所述鉆孔進行滿孔注漿，完成布設。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述目標地下洞室的圍巖三維立體擾動應力的同時空數值反分析的過程中，在建立的地下洞室數值計算網格的基礎上，進行下述分析，其中，臨近所述目標地下洞室圍巖表面及所述鉆孔處進行網格加密：

進行地下洞室開挖模擬，計算所述目標地下洞室在開挖過程中的擾動應力演化過程初步模擬結果；

以所述鉆孔的巖體結構特征、所述每個巖體破裂源位置處的震源視應力演化信息以及所述擾動應力計安裝位置處的擾動力演化信息為基礎數據，反分析所述擾動應力演化過程初步模擬結果中涉及的材料參數和地應力取值，并將吻合所述鉆孔的巖體結構特征、所述每個巖體破裂源位置處的震源視應力演化信息以及所述擾動應力計安裝位置處的擾動力演化信息三者的目標擾動應力演化過程模擬結果輸出，作為所述目標地下洞室的地下洞室圍巖擾動應力演化過程立體識別結果。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，在所述目標地下洞室的圍巖三維立體擾動應力的同時空數值反分析的過程中，以模擬值分別與所述每個巖體破裂源位置處的震源視應力演化信息以及所述擾動應力計安裝位置處的擾動應力演化信息偏差設置目標函數，運用反向傳播神經網絡機制建立待反分析參數與目標函數的關系，并通過梯度下降算法進行優化，最終使得更新的所述模擬值與所述鉆孔的巖體結構特征、所述每個巖體破裂源位置處的震源視應力演化信息以及所述擾動應力計安裝位置處的擾動力演化信息三者相吻合。