[发明专利]岩土体硐室开挖与围岩应力、应变监测试验装置及其方法

权利要求书

1.一种复杂条件下岩土体硐室开挖与围岩应力、应变监测模型试验方法，其特征在于，所述复杂条件下岩土体硐室开挖与围岩应力、应变监测模型试验方法包括以下步骤：

步骤一，通过围岩应力检测模块利用应力检测设备检测围岩应力数据；

步骤二，通过空气质量检测模块利用空气质量检测仪检测岩土体硐室空气质量数据；通过温湿度检测模块利用温湿度传感器检测岩土体硐室温度、湿度数据；

步骤三，中央控制模块通过模型构建模块利用建模软件构建开挖模拟计算的复杂地质体数值模型；

步骤四，通过预警模块利用报警器对岩土体硐室灾害进行报警；

步骤五，通过照明模块利用照明灯对岩土体硐室进行照明操作；

步骤六，通过显示模块利用显示器显示检测的围岩应力、空气质量、温度、湿度、质体数值模型数据。

2.如权利要求1所述的复杂条件下岩土体硐室开挖与围岩应力、应变监测模型试验方法，其特征在于，模型构建模块构建方法包括：

(1)获取地下硐室设计参数，根据地下硐室开挖时的影响范围确定采场地质空间模型的参数；地下硐室设计参数包括地下硐室的形状、尺寸和具体位置；采场地质空间模型的参数包括采场地质空间的形状、尺寸和具体位置；

(2)根据采场地质空间模型的参数收集所述采场地质空间模型涉及的勘探线剖面图和勘探线剖面图的地质信息，并创建包含各个勘探线剖面图及勘探线剖面图的地质信息的第一数据文件；第一数据文件中所有勘探线剖面图按照勘探线剖面图的实际位置、方位角和高程依次排列对齐；勘探线剖面图的地质信息包含采场地质空间模型涉及的地质体的信息；

(3)根据第一数据文件建立各个地质体间的第一三维地质面，根据地下硐室设计参数建立第一地下硐室结构模型，根据所述采场地质空间模型的参数建立第一采场地质空间模型；每个第一三维地质面均可以将第一采场地质空间模型完整分割为至少两部分；

(4)在所述第一三维地质面上创建实体网格，获取实体网格的网格线与第一三维地质面的交叉点，创建包含所有所述交叉点的三维坐标信息的第二数据文件；

(5)创建包含第一地下硐室结构模型和第一采场地质空间模型的边界曲线信息的第三数据文件，所述边界曲线信息包括用于描述边界曲线的分段拟合边界曲线的三维空间线段；

(6)将第三数据文件中的边界曲线根据三维空间线段分割成多段线，并保存为第四数据文件；

(7)在第一三维有限元模型分析软件中进行以下操作：导入第四数据文件创建与第一地下硐室结构模型和第一采场地质空间模型对应的第二地下硐室结构模型和第二采场地质空间模型；导入第二数据文件，并创建第二采场地质空间模型涉及的地质体的第二三维地质面；利用第二三维地质面将包含第二地下硐室结构模型和第二采场地质空间模型的实体模型进行分割，并进行共享面操作；对分割后的实体模型进行网格划分，得到实体网格模型；导出实体网格模型的节点信息到第一文本文件；节点信息包括节点号、节点坐标值、节点所属单元号、节点所属单元的分组号；

(8)将第一文本文件修改为符合第二三维有限元模型分析软件的命令行操作的语法要求的第二文本文件；所述命令行操作包括创建节点、创建节点单元、创建节点单元分组；

(9)在第二三维有限元模型分析软件中，导入第二文本文件，创建用于开挖模拟计算的复杂地质体数值模型。

3.如权利要求1所述的复杂条件下岩土体硐室开挖与围岩应力、应变监测模型试验方法，其特征在于，预警模块预警方法包括：

1)以直接影响硐室动力灾害发生与否的模态化参数集为输入变量集，以冲击地压发生的可能性和煤与瓦斯突出发生的可能性作为输出变量，建立人工神经网络模型；

2)向学习样本库中添加样本，当学习样本库中添加的样本达到预设值时，运用预设的学习算法对学习样本库中的样本进行学习，以确定人工神经网络模型中的权值和阈值，得到一个硐室动力灾害的全息模态化预警器；

3)根据全息模态化预警器设置一包括空间检索、插补、降噪、反飘移和信号重建功能的全息数据挖掘转换器；对硐室任意一个区域进行预警时，利用该全息数据挖掘转换器把硐室实验测试和安全生产中获得的相关信息转化成预警模型的输入参数，再利用全息模态化预警器给出预警结果。