[发明专利]一种隧道穿越大型岩溶空洞施工地质灾害实时预测方法

权利要求书

1.一种隧道穿越大型岩溶空洞施工地质灾害实时预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1在隧道开挖之前，利用激光扫描仪对隧道穿越的大型岩溶空洞进行三维扫描，建立三维空间模型，明确大型岩溶空洞与隧道的相对空间位置，利用罗盘量测大型岩溶空洞的围岩岩层与构造面产状，分析所述大型岩溶空洞的地质构造信息，得到所述大型岩溶空洞围岩的裂隙、构造发育与分布情况；

S2在隧道开挖过程中，在所述大型岩溶空洞的地表周围和隧道洞内分别设置多个传感器，采集所述大型岩溶空洞周围的岩石破裂震源信息和隧道洞内的辅助震源信息；

S3根据所述岩石破裂震源信息，确定对应的微震事件信息以及所述微震事件信息对应的地震波传输速度；

S4根据不同方位、不同强度的所述辅助震源信息，结合所述大型岩溶空洞的围岩裂隙和构造发育情况，得到地层优化的速度模型，用于修正、校准所述步骤S3中的地震波传输速度，进而修正、校准所述微震事件信息；

S5对所述微震事件信息进行聚类分析，将岩石裂隙随时间和空间的开展趋势在三维坐标系中显示，并与隧道施工行为进行关联分析，判断所述大型岩溶空洞的岩体裂隙活化和围岩损伤情况，从而实时预测隧道穿越大型岩溶空洞施工引发的地质灾害。

2.根据权利要求1所述的隧道穿越大型岩溶空洞施工地质灾害实时预测方法，其特征在于，还包括步骤S6：

根据所述步骤S3中得到的所述地震波传输速度，对所述大型岩溶空洞围岩的波速场进行双差成像处理，通过双差成像的结果间接反映岩体内部应力分布状态和围岩损伤情况，结合所述大型岩溶空洞的构造发育情况，验证所述步骤S5对地质灾害的预测结果。

3.根据权利要求1所述的隧道穿越大型岩溶空洞施工地质灾害实时预测方法，其特征在于，

步骤S2中，以所述大型岩溶空洞的中心为圆心，在半径为200米的范围之内的地表均匀设置多个传感器。

4.根据权利要求1所述的隧道穿越大型岩溶空洞施工地质灾害实时预测方法，其特征在于，

步骤S2中，在隧道洞内，根据大型岩溶空洞与隧道的相对空间位置，将所述多个传感器设置在隧道洞壁或仰拱位置。

5.根据权利要求4所述的隧道穿越大型岩溶空洞施工地质灾害实时预测方法，其特征在于，

所述传感器的间距为20米。

6.根据权利要求1所述的隧道穿越大型岩溶空洞施工地质灾害实时预测方法，其特征在于，

所述步骤S3中，以接收到岩体破裂震源信息的传感器为球心，以相应传感器定位的微震事件的位置为半径作球体，多个球体的交接处即是实际对应的微震事件的位置。

7.根据权利要求1所述的隧道穿越大型岩溶空洞施工地质灾害实时预测方法，其特征在于，

所述辅助震源信息包括：爆破震源产生的地震波信息、运输车辆震源产生的地震波信息以及隧道钻孔震源产生的地震波信息中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的隧道穿越大型岩溶空洞施工地质灾害实时预测方法，其特征在于，

步骤S1中，所述大型岩溶空洞的地质构造信息包括所述大型岩溶空洞的空间分布特点、地层、构造条件、成因和构造背景中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的隧道穿越大型岩溶空洞施工地质灾害实时预测方法，其特征在于，

所述步骤S2中，所述传感器采集震源信息并根据震源信息的时频特征，分离出所述岩石破裂震源信息和所述辅助震源信息。

10.根据权利要求1所述的隧道穿越大型岩溶空洞施工地质灾害实时预测方法，其特征在于，

所述微震事件信息包括微震事件的位置、时间和能量中的一种或多种。