[发明专利]一种基于多源数据融合分析的隧洞围岩等级动态变更与决策方法

说明书

本发明公布了一种基于多源数据融合分析的隧洞围岩等级动态变更与决策方法，其特征在于包括以下步骤：A.充分利用已开挖段揭露围岩的先验分布信息及现场监控量测数据，实现当前掌子面围岩变形收敛值的响应预测。B.基于当前掌子面揭露岩体的地质信息对现场围岩质量进行评定，同步确定其围岩亚级分级；C.对当前隧洞里程段超前地质预报信息进行数据解译，对其地层结构、岩体破碎程度、地下水发育状况等进行基本判定。D.以预测收敛变形值为先导判据，可进行围岩稳定性状况在隧洞轴线方向上的交互式耦合分析，为隧洞开挖工法与支护参数实时动态调控提供依据。

技术领域

本发明涉及一种隧洞施工过程中围岩等级动态变更与决策方法，尤其是一种基于多源数据融合分析的隧洞围岩等级动态变更与评估决策方法。

背景技术

隧洞修建之初，勘察设计单位通过钻探、物探等手段对隧址区进行地质勘测，将隧洞各区段划分为不同的围岩等级，并针对不同围岩等级区间段设计相应的开挖工法与支护参数。然而由于条件所限，初期勘探无法对隧址区的整个地质情况做到完全精细的探明。往往需要施工单位在隧洞开挖过程中，通过观测揭露掌子面的围岩地质情况进行动态调整，而由于岩土体参数本身的不确定性，加之各定性、定量评定指标在获取过程中由仪器误差、人为操作等产生的离散性及随机性，往往是应用同一评价体系及分级标准，却得出不同的评判等级。那么施工单位面临的现实问题是：如果揭露围岩比初期勘探的围岩质量差，是否应暂停施工，仅依据揭露围岩的评定等级直接进行围岩变更，如果不变更，以目前的开挖工法与支护方案，能否提供一定的变形安全余量，使其继续满足围岩稳定性的要求。

此外，在隧洞开挖工程中掌子面揭露岩体质量经常处于两级围岩之间，如三类偏四类围岩和三类偏二类围岩的开挖、支护是有很大差别的，可能围岩级别只需调整半级就能满足施工要求，然而由于无法单凭围岩等级对围岩稳定性做出合理评判与预估，就不得不按高一级处理，从而造成很大浪费。若减缓进尺，通过持续量测获取变形收敛值来评定围岩稳定状况，则严重影响施工进度，无法及时指导施工。实际情况往往是业主和设计方监督不到位，没有主动给施工单位进行动态设计的相关交底，只要施工单位不提出大问题，一般不会主动去收集施工过程中的各类信息；而施工单位则因理论技术欠缺而难于作出科学合理的决定。

发明内容

本发明目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于多源数据融合分析的隧洞围岩等级动态变更与决策方法，包含围岩收敛变形响应值、超前地质预报解译数据、现场围岩亚级分类等多源异构信息，可实现围岩稳定状况的即时评定以及围岩等级的动态变更决策。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于多源数据融合分析的隧洞围岩等级动态变更与决策方法，该发明充分利用已开挖段揭露围岩的先验分布信息，实现当前掌子面围岩变形收敛值的响应预测，以此作为隧洞施工工法变更与否的先导判据，综合超前地质预报解译数据、现场围岩亚级分类结果以及初期勘探资料等多源异构信息，进行围岩稳定性状况在隧洞轴线方向上的交互式分析预测，进而构建隧洞变更的动态评估决策与施工许可机制，实现隧洞开挖工法与支护参数的动态调控。

所述围岩等级变更评定与决策方法是基于多源数据融合分析。

一种基于多源数据融合分析的隧洞围岩等级动态变更与决策方法，其特征在于，包括以下步骤：

A. 在同一设计围岩等级区段内，通过已开挖段揭露围岩的先验分布信息与量测位移，基于一定响应模型，构建两者之间的映射关系，期间无需通过持续观测来确定收敛值，可通过对当前掌子面围岩地质信息的采集，直接对其最终变形收敛值进行响应预测。以允许洞周水平相对收敛值为评判依据（极限位移值的确定也可依据隧洞现场实际情况，结合规范在统计分析的基础上，采用相对突变、跳跃值作为失稳判据；或依据《公路隧洞施工技术细则》中位移管理等级及位移速率判断标准进行设定），对其围岩变形合理与否进行评定；