[发明专利]一种用于向斜富水带隧道的涌水突泥预警方法及装置

权利要求书

1.一种用于向斜富水带隧道的涌水突泥预警方法，其特征在于，包括：

掌子面变形量量测：在隧道掌子面处设置多个位移探测点，用于量测掌子面变形量；

隧道洞周位移量测：在隧道初期支护完成后，沿着隧道洞周设置多个位移探测点，用于量测隧道洞周位移；

掌子面红外辐射场值量测：在隧道掌子面处设置多个红外探测点，用于量测掌子面红外辐射场值；

围岩的预警值量测：在拱顶和两侧拱腰处设置初始探测点，在初始探测点处沿着隧道壁垂直深度方向等距依次设置黄色预警值探测点、橙色预警值探测点以及红色预警值探测点，基于隧道内不同的围岩等级划分探测范围，分别量测黄色预警值探测点、橙色预警值探测点、红色预警值探测点的围岩变形进入塑性形变时对应初始探测点的平均位移量，即为黄色预警值、橙色预警值以及红色预警值，所述黄色预警值、橙色预警值以及红色预警值组成围岩的预警值；

涌水突泥预警分析：基于掌子面变形量、隧道洞周位移、掌子面红外辐射场值以及围岩的预警值进行涌水突泥预警分析；当掌子面变形量和隧道洞周位移中任意一个值的量值大于该段围岩的黄色预警值并小于围岩的橙色预警值，且任一测点的红外辐射场差值大于10μW/cm²时，则给出涌水突泥黄色预警；当掌子面变形量和隧道洞周位移中任意一个值的量值大于该段围岩的橙色预警值并小于围岩的红色预警值，且任一测点的红外辐射场差值大于10μW/cm²时，则给出涌水突泥橙色预警；当掌子面变形量和隧道洞周位移中任意一个值的量值大于该段围岩的红色预警值，且任一测点的红外辐射场差值大于10μW/cm²时，则给出涌水突泥红色预警；所述涌水突泥红色预警的隧道涌水突泥概率大于涌水突泥橙色预警，所述涌水突泥橙色预警的隧道涌水突泥概率大于涌水突泥黄色预警。

2.根据权利要求1所述的涌水突泥预警方法，其特征在于，在掌子面变形量量测中，围绕隧道掌子面中心处设置9个位移探测点，相邻的位移探测点水平间距为最大开挖跨度的四分之一，竖向间距为最大开挖高度的四分之一。

3.根据权利要求1所述的涌水突泥预警方法，其特征在于，在隧道洞周位移量测中，沿着隧道洞周设置12个位移探测点，相邻的位移探测点之间等距设置，其中之一的位移探测点设置在拱顶。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的涌水突泥预警方法，其特征在于，在掌子面变形量量测以及隧道洞周位移量测中，数据量测的频率为两个小时一次；当进入黄色预警后，数据量测的频率为一个小时一次；当进入橙色预警后，数据量测的频率为半小时一次。

5.根据权利要求1所述的涌水突泥预警方法，其特征在于，在掌子面红外辐射场值量测中，围绕隧道掌子面中心处设置5个红外探测点，隧道掌子面的中心设置一个红外探测点，边缘均匀设置四个红外探测点。

6.根据权利要求1所述的涌水突泥预警方法，其特征在于，在围岩的预警值量测中，所述黄色预警值探测点、橙色预警值探测点以及红色预警值探测点之间的间距为1m。

7.一种用于向斜富水带隧道的涌水突泥预警装置，其特征在于，所述装置包括数据量测设备、数据采集器和数据处理中心；所述数据量测设备连接数据采集器，所述数据采集器连接数据处理中心；所述装置执行权利要求1-6任意一项所述的涌水突泥预警方法；

所述数据量测设备包括用于量测掌子面变形量的第一位移探测组件、用于量测掌子面红外辐射场值的红外探水仪以及用于量测洞周位移的第二位移探测组件；

所述数据采集器用于接收来自数据量测设备的数据，并传输数据到数据处理中心；

所述数据处理中心用于存储并处理数据，并且得到隧道涌水突泥预警结果，所述隧道涌水突泥预警结果包括涌水突泥黄色预警、涌水突泥橙色预警以及涌水突泥红色预警。

8.根据权利要求7所述的涌水突泥预警装置，其特征在于，所述第一位移探测组件包括反射片和全站仪，所述反射片设置在位移探测点处，所述全站仪用于读取反射片的位置进而得到掌子面变形量或者隧道洞周位移。