[发明专利]隧道岩爆微震监测判识预警施工方法

说明书

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微震监测设备，以对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，进行微震分析，根据微震分析结果对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，确保隧道开挖安全受控。

技术领域

本发明涉及浅埋暗挖隧道技术领域，具体涉及一种隧道岩爆微震监测判识预警施工方法。

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。

发明内容

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。

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；