[发明专利]地下工程画像信息与监测信息安全监控的方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种地下工程画像信息与监测信息安全监控的方法与系统。

背景技术

二十一世纪是隧道（隧洞）和地下工程大发展的时期，随着西部大开发和我国全面建设小康社会的宏伟蓝图的制定，以及坚持以人为本，全面、协调可持续发展策略的具体实施，我国铁路在“十五”、“十一五”以及到2020年间将规划建设“四纵四横”快速客运网、加快建设煤炭运输通道和集装箱节点站，公路国家规划建设“五纵七横”国道主干线建设，完善公路网络，充分提高路网通达深度，上述大型工程的建设都需要修建大量的隧道（隧洞）及地下工程。

在地下工程的建设过程中将会遇到较为复杂的地质环境条件，如碳酸盐分布地区的岩溶、暗河、岩溶陷落柱，高地应力区的岩爆、煤质地层中的煤与瓦斯突出，复杂的地质构造及地下水突涌、塌方、大变形等地质灾害，由于地质条件的复杂多变性、围岩性质把握的不准确性和工程的隐蔽性，施工中需要不断修正原设计，因此，在地下工程建设中，对工程地质条件的认识和掌握程度是确保快速、安全修建的决定性因素之一，尽管施工前进行了大量的工程地质勘察工作，但由于当前勘察技术手段和方法技术的限制，加上地质体的复杂多变，在施工前无法完全查明工程岩体的状况、特性，准确预测隧道施工中可能发生地质灾害的位置、性质和规模。

隧道工程设计的基本特点是“地质环境复杂，基础信息缺乏”，其施工存在着很大的不确定性和高风险性，自从新奥法诞生以来，随着岩土理论及量测技术、数据库管理技术、计算机辅助设计等方面的发展，使隧道施工迈进了“信息化”时代，大多数的隧道一般可以视为线性结构物，围岩地质情况沿隧道轴线方向变化较大，不可能在隧道施工前将地质情况全部弄清楚，即使可能也是不科学和不经济的，隧道工程的特殊性决定了其在勘察、设计和施工等诸多环节中允许有交叉、反复，在此基础上形成了采取与隧道施工过程中的地质条件、力学动态等不断变化相适应的“动态施工”，隧道工程信息化施工方法是在施工中布置监控测试系统，从现场围岩的开挖及支护过程中获得围岩稳定性及支护设施的工作状态信息，通过分析研究这些信息，间接地描述围岩的稳定性和支护的作用，并反馈于施工决策和支持系统，修正和确定新的开挖方案的支护参数，其实质是通过施工前的地质勘察和施工过程中的超前地质预报、围岩支护体系的变形及结构受力量测的大量信息来指导施工，以期获得最优地下结构物的一种方法。

我国在地下工程（含山岭隧道、城市地铁）施工过程监控量测方面起步较晚，现在基本处于人工采集数据，人工进行数据分析阶段，如对隧道掌子面揭示情况的描述都是由人工来完成的，即通过地质工作人员手绘隧道掌子面地质信息，用人工分析掌子面地质信息的方法来实现预测，在这种情况下，不但现场的工作量很大，而且由于现场技术人员的地质信息知识水平及工作态度的不同，描述的完整性和准确性不尽相同，存在许多问题，同时不能验证超前地质预报结果的准确性，人工采集数据往往受施工环境、气候和数据采集人员水平限制使监测数据的完整性、准确性、及时性受到很大的影响，不能确保地下工程的“动态设计、动态施工”信息化施工理念的实现，没能将地下工程监测信息和画像信息结合在一起进行综合管理分析，在目前的施工过程监测中，主要注重于收集、分析常规监测数据和传感器监测数据，缺少了施工过程中开挖面画像信息的管理分析，无法了解隧道等大型地下构造开挖面的地质状况，无法预测前方地质情况，施工过程安全系数较低。

发明内容

本发明的目的即在于克服现有技术的不足，提供一种实时采集监控量测信息和画像信息，对采集到的数据进行安全等级评估，并对危险情况进行预警及警报，对下一阶段地质情况作出预测，具有远程监控，及时发现并记录异常和警报数据信息，便于技术人员分析，施工过程安全系数较高的地下工程画像信息与监测信息安全监控的方法与系统。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：地下工程画像信息与监测信息安全监控的系统，它包括监控量测信息处理系统、画像信息处理系统、综合安全监控分析模块、预警及警报输出模块、下一阶段地质结构报告模块，监控量测信息处理系统和画像信息处理系统分别与综合安全监控分析模块的输入端相连，综合安全监控分析模块的输出端分别与下一阶段地质结构报告模块、预警及警报输出模块相连。

监控量测信息处理系统包括监测信息采集模块、监测信息处理及围岩力学动态情况分析系统、监测信息数据库、监测信息输出模块、监测信息安全模型模块，监测信息采集模块、监测信息安全模型模块分别通过监测信息处理及围岩力学动态情况分析系统与监测信息数据库的输入端相连，监测信息数据库的输出端分别与监测信息输出模块、综合安全监控分析模块相连；