[发明专利]隧道初级支护体变形稳定性远程三维数字预警方法与设施

权利要求书

1.一种隧道初级支护体变形稳定性远程三维数字预警方法，其特征在于包括下述步骤：

a.选择被研究隧道作为远程三维数字安全预警设施实施的对象；收集该隧道施工区域围岩工程地质勘察资料，室内、外测试数据，收集隧道设计参数信息资料；

b. 以步骤a所得地质勘察资料、测试数据以及隧道设计参数信息资料为依据，由远程计算机基于连续介质快速拉格朗日分析程序FLAC^3D建立隧道开挖支护体三维应变数值模型；

c.远程计算机基于差异进化算法（Differential Evolution, 简称DE）建立隧道初级支护体智能位移反分析模型；

d.远程计算机基于VTK(Visualization Toolkit)商业软件系统建立三维可视化安全预警平台；

e.在试作隧道初期支护的同时，布设数个双轴倾角传感器，采集隧道初级支护体变形实时监测数据，将初级支护体变形实时监测数据传输并加载到远程计算机建立的隧道开挖支护体三维应变数值模型以及隧道初级支护体智能位移反分析模型；

f.隧道开挖支护体三维应变数值模型以及隧道初级支护体智能位移反分析模型将得到的实测初级支护体变形数据，进行正、反分析，通过三维可视化安全预警平台进行展现；并将实测变形值与正、反分析得到的初级支护体变形阈值进行比较分析后，对隧道支护结构的变形稳定性进行分级预警得到预警信息，所有预警信息通过与计算机连接的短信模块，以手机短信方式发送至现场施工管理以及地面管理相关人员的手机，从而完成隧道初级支护体变形稳定性远程三维数字预警。

2.如权利要求1所述的一种隧道初级支护体变形稳定性远程三维数字预警方法，其特征在于：步骤e采集的隧道初级支护体变形实时监测数据，通过自动化数据采集仪发送至GPRS静态数据采集仪，再通过GPRS静态数据采集仪附近的通信发射基站发至商用卫星，之后传输到通信接收基站，进入互联网传输到用户远程计算机并调用隧道初级支护体智能位移反分析模型。

3.一种隧道初级支护体变形稳定性远程三维数字预警设施，包括数个双轴倾角传感器；其特征在于：还包括依次连接的自动化数据采集仪、GPRS静态数据采集仪、通信发射基站、商用卫星、通信接收基站、互联网及远程计算机；自动化数据采集仪输入端有线连接双轴倾角传感器；自动化数据采集仪输出端无线连接GPRS静态数据采集仪，GPRS静态数据采集仪、通信发射基站、商用卫星、通信接收基站与互联网之间依次无线信号通讯连接，互联网与远程计算机连接，远程计算机连接有F2003GSMDTU短信模块，F2003GSMDTU短信模块与多个手机无线信号通讯连接。

4.如权利要求3所述的一种隧道初级支护体变形稳定性远程三维数字预警设施，其特征在于：数个双轴倾角传感器之间通过测杆连接并有线串接在一个双轴倾角传感器输出端，一个双轴倾角传感器输出端和自动化数据采集仪输入端有线连接。

5.如权利要求3或4所述的一种隧道初级支护体变形稳定性远程三维数字预警设施，其特征在于：数个双轴倾角传感器设置在隧道二衬区间的同一断面上。

6.如权利要求5所述的一种隧道初级支护体变形稳定性远程三维数字预警设施，其特征在于：自动化数据采集仪和GPRS静态数据采集仪设置在隧道二衬区间。