[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

说明书

本发明提出了一种用于向斜富水带隧道的涌水突泥预警方法及装置，所述方法包括掌子面变形量量测、隧道洞周位移量测、掌子面红外辐射场值量测、围岩的预警值量测以及涌水突泥预警分析；所述方法从红外探水仪和隧道开挖后的变形与位移监测出发，进而分析上述量测的数据，对向斜岩溶富水带隔水层条件下隧道施工诱发的涌水突泥进行预警，所述方法工序简单、操作方便快速、预警结果准确性高。所述装置包括数据量测设备、数据采集器和数据处理中心；所述装置的优点是，获取数据可靠，且测试过程便捷，数据量测设备简单实用，不受环境影响，提高了本发明方法对隧道的涌水突泥超前预警结果的准确性。

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，具体涉及一种用于向斜富水带隧道的涌水突泥预警方法及装置。

背景技术

随着公路工程的开展如火如荼，相应的，面临着更多的高难险施工环境，隧道施工面临的高压涌水、突泥既是一种常见的地质灾害。涌水突泥灾害具有突然性、巨大性，造成人员伤亡多、经济损失大的特点。若隧道通过的地质地段条件复杂，水文地质单元水源补给量充足会导致突水量大，压力大，涌水突泥过程中，由于夹带大量的泥沙，随着隧道的开挖，使地下水排泄有了新通道，破坏了原有的补径，加速了径流的循环，同时加速了地下水对岩体的改造作用。而修建公路和铁路时不可避免地遇到岩溶地质条件，大大地增加了施工的安全风险。因此，研究向斜富水带隧道涌水突泥超前预警方法具有重要意义。

传统方法多采用出水点的流量和水压或者红外线探水的方法对岩溶隧道涌水突泥进行预警，量测出水点的流量对涌水突泥进行预警并不能对隧道含水地质构造超前探测和突水预警，而是对现有的一段隧道进行涌水突泥概率的判断。而红外线探水的方法只能证明前方30m范围内有无水体，导致该方法预警的准确性不高。现有技术中还包括电阻率法与激电法的隧道含水地质构造超前探测和突水预警，但是该方法测试繁琐，设备造价昂贵，不利于推广。

综上所述，急需一种用于向斜富水带隧道的涌水突泥预警方法及装置以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于向斜富水带隧道的涌水突泥预警方法及装置，具体技术方案如下：

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。