本发明专利技术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，提高了本发明专利技术方法对隧道的涌水突泥超前预警结果的准确性。的准确性。的准确性。
【技术实现步骤摘要】
一种用于向斜富水带隧道的涌水突泥预警方法及装置
[0001]本专利技术涉及隧道工程
，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。
技术介绍
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
技术实现思路
[0005]本专利技术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：
[0006]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：
[0007]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；
[0008]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；
[0009]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；
[0010]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；
[0011]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；
[0012]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。
[0013]优选的，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。
[0014]优选的，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。
[0015]优选的，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。
[0016]优选的，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。
[0017]优选的，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。
[0018]另外，本专利技术还提出了一种用于向斜富水带隧道的涌水突泥预警装置，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；所述装置执行上述的涌水突泥预警方法；
[0019]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；
[0020]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；
[0021]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。
[0022]优选的，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。
[0023]优选的，所述第二位移探测组件包括多点位移计和位移传感器，所述多点位移计埋入隧道岩层中，沿着多点位移计在初始探测点、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处设置位移传感器。
[0024]优选的，所述装置还包括涌水突泥预警指示灯，所述涌水突泥预警指示灯包括红
色预警指示灯、橙色预警指示灯和黄色预警指示灯；当数据处理中心输出涌水突泥黄色预警的时候，黄色预警指示灯启动；当数据处理中心输出涌水突泥橙色预警的时候，橙色预警指示灯启动；当数据处理中心输出涌水突泥红色预警的时候，红色预警指示灯启动。
[0025]应用本专利技术的技术方案，具有以下有益效果：
[0026](1)本专利技术提出的方法从红外探水仪和隧道开挖后的变形与位移监测出发，分别进行掌子面变形量量测、隧道洞周位移量测、掌子面红外辐射场值量测以及围岩的预警值量测，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。
[0027](2)本专利技术提出的装置通过多点位量测，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，提高了本专利技术方法对隧道涌水突泥超前预警结果的准确性。
[0028]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0029]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
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...
【专利技术属性】
技术研发人员：靳俊奇，袁泉，方永桥，马白虎，李书琴，周旋，罗勋，徐志学，雷宗勇，罗亨俊，徐小明，陈名洋，王国丰，贺超楠，游冬，吴先红，廉旭招，李围，欧旭，杨林，冯俊淋，胡国刚，吴冬英，冉斌，周长英，
申请(专利权)人：贵州省公路开发有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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