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隧道岩爆微震监测判识预警施工方法


技术摘要:
本发明提供了一种隧道岩爆微震监测判识预警施工方法,包括以下步骤:S1)在隧道掌子面后方预定距离范围内,沿着隧道壁环向安装多环微震传感器,微震传感器用于采集岩体内的微震活动数据;S2)在隧道底板位置预埋数据采集线,并通过数据采集线将所安装的微震传感器连接至  全部
背景技术:
国内大力建设众多交通隧道、引水隧道等地下工程,其中出现了很多深埋长大隧 道工程。对于地处地质环境复杂、地质构造活跃、地应力极高的青藏高原,其建设过程中面 临的岩爆灾害问题越来越突出。突发的岩爆灾害不仅威胁施工人员和设备安全,也严重迟 滞了施工进度,极大增加了施工成本。针对地质构造复杂、氧气稀薄,且岩爆段占比高、规模 大的深埋高风险岩爆隧道,现有方法在微破裂信号捕捉、缺氧环境微震监测技术快速实施、 岩爆风险多方及时决策等方面的适用性受限,且目前尚无针对高原地区岩爆隧道的微震监 测判识预警的有效施工工法。因此,如何快速、有效开展微震监测与岩爆判识预警,成为亟 待解决的工程难题。
技术实现要素:
本发明提供一种隧道岩爆微震监测判识预警施工方法,大大提高了岩爆预测判识 的准确度和及时性,保证了施工人员及机械设备安全,能大大提高施工进度,节约施工工期 的同时极大减少了施工成本,降低了施工配合需求和微震监测施工时间,保证施工及监测 人员的安全;实现了复杂施工条件下微震信息实时连续传输与管理。 本发明提供的隧道岩爆微震监测判识预警施工方法,包括以下步骤:  S1)对于每 一隧道开挖循环,在隧道掌子面后方预定距离范围内,沿着隧道壁环向安装多环微震传感 器,所述微震传感器用于采集岩体内的微震活动数据;S2)在已形成的隧道底板位置预埋微 震数据采集线,并通过所述微震数据采集线将所安装的微震传感器连接至所述微震监测设 备,以对所述微震传感器采集的微震活动数据进行收集得到微震监测数据;  S3)建立岩爆 实时微震监测系统和预警系统,所述岩爆实时微震监测系统用于从微震监测设备接收微震 监测数据并进行微震分析,所述预警系统用于根据来自所述岩爆实时微震监测系统的微震 分析结果对所述隧道施工掌子面周围岩层的岩爆危险等级进行预警;S4)根据岩爆危险等 级的预警情况,动态调控下一循环开挖支护措施。 优选地,步骤S1)中,所述微震传感器为大螺距三向耦合传感器。 优选地,所述多环微震传感器中的微震传感器交错布置,使得每个所述微震传感 器在所述施工掌子面上的投影不重合。 优选地,步骤S1)中,所述沿着隧道壁环向安装多环微震传感器,包括:沿着隧道环 向在隧道的顶拱和两侧边墙开设多个监测孔,将微震传感器安装在对应的监测孔内。 优选地,步骤S2)中,在已形成的隧道底板位置预埋微震数据采集线,包括:在已形 成的隧道底部挖掘预埋沟;将走线钢管放置入所述预埋沟内;将所述微震数据采集线穿过 所述走线钢管连接所述微震传感器和所述微震监测设备;回填所述预埋沟。 4 CN 111577390 A 说 明 书 2/6 页 优选地,步骤S3)中,所述建立岩爆实时微震监测系统,包括:沿隧道轴线布置多条 无线网桥,建立无线局域通讯网;通过所述无线局域通讯网将由所述微震监测设备获得的 微震监测数据实时传送至微震监控平台;由监测及分析人员通过所述微震监控平台查看微 震监测数据并进行微震分析以得到微震分析结果。 优选地,步骤S3)中,建立预警系统对岩爆危险等级预警,包括:基于岩爆发生概率 进行所述岩爆危险等级预警,所述岩爆发生概率计算公式如下: 上式中:m为施工方法,所述施工方法包括钻爆法和TBM法; r为岩爆类型,所述岩爆类型按岩爆机制划分包括应变型岩爆、应变-结构面滑移 型岩爆; i为岩爆等级,包括无岩爆、轻微岩爆、中等岩爆、强烈岩爆; j为预警区域微震监测信息; 为施工方法m条件下岩爆类型r为岩爆预警时,微震监测信息j的权系数; 为基于微震监测信息j获取的施工方法m条件下,岩爆类型r、岩爆等级i的岩 爆发生概率; P mri 为施工方法m条件下岩爆类型r、岩爆等级i的岩爆发生概率。 优选地,步骤S3)中,所述岩爆危险等级包括:强烈岩爆、中等岩爆、轻微岩爆以及 低风险。 优选地,步骤S4)中,根据岩爆危险等级的预警情况,动态调控下一循环开挖支护 措施,包括:在强烈岩爆等级预警的情况下,暂缓施工并打设应力释放孔,施作超前锚杆对 岩体进行加固;在中等岩爆等级预警的情况下,暂缓施工并施作涨壳式锚杆和锚网对岩体 进行加固;在轻微岩爆等级预警的情况下,打设应力释放孔并缩短施工进尺;在低风险等级 预警的情况下,不采取岩爆防治措施。 本发明提供的隧道岩爆微震监测判识预警施工方法,隧道工程在空间上为线性布 置,岩爆主要发生在掌子面附近,因此将所述多个微震传感器与隧道施工掌子面相隔预定 距离环向设置,以采集掌子面附近岩层的微震数据;采用微震数据采集线路从隧道底部走 地快速铺设,避免传统拱顶高空走线造成的高原缺氧条件下,长时间进行高空作业,降低了 施工配合需求和微震监测施工时间,保证施工监测人员的安全;所述微震监测系统和预警 系统采用全无线通讯方式实时传输监测微震信息,以实现复杂施工条件下微震信息实时连 续传输与管理。 本发明实施例的其它特征和优点将在随后的
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