[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

说明书

本发明属于岩土体硐室监测技术领域，公开了一种岩土体硐室开挖与围岩应力、应变监测试验装置及其方法，复杂条件下岩土体硐室开挖与围岩应力、应变监测模型试验装置包括：围岩应力检测模块、空气质量检测模块、温湿度检测模块、中央控制模块、模型构建模块、预警模块、照明模块、显示模块。本发明通过模型构建模块其中包括断层、褶皱、不规则体、起伏变化的地形、复杂的岩层界限等，不受地质体赋存状态的限制；通过预警模块可以实现硐室动力灾害的全息模态化在线预测预报和预警，预警时系统可根据冲击地压事故发生的可能性和煤与瓦斯突出事故发生的可能性分别实现预警，以其达到硐室动力灾害的有效预警和提前防治。

技术领域

本发明属于岩土体硐室监测技术领域，尤其涉及一种岩土体硐室开挖与围岩应力、应变监测试验装置及其方法。

背景技术

硐室是一种未直通地表出口的、横断面较大而长度较短的水平坑道。其作用是安装各种设备、机器，存放材料和工具，或作其他专门用途，如机修房、炸药库、休息室等。各种硐室的形状、规格和结构差别很大，所穿过的岩石性质也不相同，所以施工方法也较多。这些施工方法可以分为以下三类：全断面一次掘进法、台阶工作面施工法和导硐施工法。分层施工法根据硐室的高度及地槽的深度，宜将硐室及地槽分为3～4个分层，每个分层施工时，应采用锚喷作临时支护，宜从下向上连续施工。导硐施工法导硐断面，不宜大于10m2，导硐掘进和硐室刷大，宜采用锚喷或金属支架作I临时支护，宜先完成硐室的永久支护，再施工地槽，地槽宜分段施行。然而，现有开挖硐室时，不能建立复杂三维地质体的真实空间形态，影响对硐室的开挖；同时，不能及时对硐室灾害进行预警。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有开挖硐室时，不能建立复杂三维地质体的真实空间形态，影响对硐室的开挖；同时，不能及时对硐室灾害进行预警。

(2)现有技术中围岩应力检测模块通过应力传感器检测围岩应力数据，其中应力传感器为深埋式应力传感器，在某隧道施工期间的实际安全监测原理、布局和数据采集的基础上，应力传感器采用传统的算法进行实时监测，不能有效提高数据检测的准确性，达不到更好的实时监测效果。

(3)现有技术中温湿度检测模块通过温湿度传感器检测岩土体硐室温度、湿度数据的过程中，温湿度传感器容易产生误差，采用传统的算法对测量值进行误差补偿，不能有效的提高输出结果的准确性和可靠性，使预测湿度值和标准湿度值均方误差增大。

(4)现有技术中空气质量检测模块通过空气质量检测仪检测岩土体硐室空气质量数据的过程中，采用现有的校正方法对空气质量检测仪进行校正，不能有效提高校正的准确性，产生节点级校正欧快的缺点，进而延长校正的时间。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种岩土体硐室开挖与围岩应力、应变监测试验装置及其方法。

本发明是这样实现的，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，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。

进一步，模型构建模块构建方法包括：