一种隧道暗挖注浆浆液流失监测方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种隧道暗挖注浆浆液流失监测方法，包括：获取待检测部位中的透光率变化情况，并将获取的透光率变化情况转换为电模拟信号；对转换后的模拟信号进行数字化处理，输出为离散数字信号；对离散的数字信号进行分段拟合，得到关于透光率变化的连续分段函数信号，并对透光率变化的连续分段函数进行梯度求解；对连续分段函数的梯度奇异点进行两侧分段梯度加权求解得到梯度变化函数信号；根据透光率变化的连续分段函数信号、梯度变化函数信号以及对应的预设阈值，对待检测部位的隧道暗挖注浆浆液流失情况进行监测，本发明专利技术还提出了一种隧道暗挖注浆浆液流失监测系统，有效地提高了隧道暗挖注浆浆液流失监测的可靠性以及准确度。确度。确度。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道暗挖注浆浆液流失监测方法及系统


[0001]本专利技术涉及隧道暗挖注浆工程领域，尤其是涉及一种隧道暗挖注浆浆液流失监测方法及系统。

技术介绍

[0002]随着隧道建设的迅速发展，在隧道暗挖过程中常使用注浆等方式向岩土体中灌注浆液，以应对涌水、涌泥、岩体破碎等不良地质灾害。由于隧道内部光线差，隧道注浆过程中难以避免地会出现浆液由注浆口或从岩体裂隙中渗出，而浆液流失现象难以被隧道内人员第一时间发觉。
[0003]在隧道暗挖注浆过程中，浆液材料流失会造成大量的材料浪费，同时浆液的大量流失也反映了注浆方案或浆液配比等方面技术措施失误。注浆工程中的浆液配比需根据现场工况做动态调整，及时获取浆液的流失情况便显得尤为重要。
[0004]传统方法人工排查观测的方式来确定浆液流失情况，观测效果的优劣常取决于观测人员的工作经验，具有不确定性，同时，观测人员一般仅能定性地描述浆液流失情况，不能定量地记录浆液流失情况，记录的可信度和精确度难以把握，也缺乏专业化的监测方法。
[0005]综上所述，在隧道暗挖注浆过程中，需要加强对浆液流失现象的监测，通过对浆液流失的定量描述和分析，确定浆液流失情况，进而更好地调整注浆材料配比及注浆工程措施显得尤为重要。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决现有技术中存在的问题，创新提出了一种隧道暗挖注浆浆液流失监测方法及系统，有效解决由于现有技术造成一种隧道暗挖注浆浆液流失监测可靠性以及准确度低的问题，有效地提高了隧道暗挖注浆浆液流失监测的可靠性以及准确度。
[0007]本专利技术第一方面提供了一种隧道暗挖注浆浆液流失监测方法，包括：
[0008]获取待检测部位中的透光率变化情况，并将获取的透光率变化情况转换为电模拟信号；
[0009]对转换后的模拟信号进行数字化处理，输出为离散数字信号；
[0010]对离散的数字信号进行分段拟合，得到关于透光率变化的连续分段函数信号，并对透光率变化的连续分段函数进行梯度求解；
[0011]对连续分段函数的梯度奇异点进行两侧分段梯度加权求解得到梯度变化函数信号；
[0012]根据透光率变化的连续分段函数信号、梯度变化函数信号以及对应的预设阈值，对待检测部位的隧道暗挖注浆浆液流失情况进行监测。
[0013]可选地，所述获取待检测部位中的透光率变化情况，并将获取的透光率变化情况转换为电模拟信号具体包括：
[0014]在待检测部位设置透光率感应模块，所述透光率感应模块用于将所检测部位中的
透光率变化情况转化为电模拟信号，透光率感应模块至少包含一组透光率感应单元，每组透光率感应单元包括2个成平面正交布置的透光率传感器，所述透光率传感器用于检测所在平面正交方向上的透光率变化情况。
[0015]进一步地，所述多组透光率感应单元之间的空间位置为线型布置、集束式布置、面式布置。
[0016]可选地，所述对离散的数字信号进行分段拟合，得到关于透光率变化的连续分段函数信号，并对透光率变化的连续分段函数进行梯度求解具体包括：
[0017]对离散数字信号进行分段处理，对于分段处理后的每段数字信号均进行拟合，得到关于透光率变化的连续分段函数信号，
[0018]对得到透光率变化的连续分段函数分别进行梯度求解，并得到每段连续分段函数进行梯度求解中两个正交方向上的面积。
[0019]进一步地，所述每段拟合后的分段函数可表示为：
[0020][0021]式(1)中f
n
(x)为某一正交方向上关于透光率变化的第n段拟合函数，g
n
(y)为另一正交方向上关于透光率变化的第n段拟合函数，x、y分别为两个正交方向上的时间参量，且f
n
(x)与g
n
(y)两者时间尺度的起止、走时一致，F
n
(x,y)为第n段拟合函数信号中透光率的组合表征参量；
[0022]对得到透光率变化的连续分段函数分别进行梯度求解具体为：
[0023]其中，式(2)中，为某一正交方向上的基向量，为另一正交方向上的基向量；
[0024]得到每段连续分段函数进行梯度求解中两个正交方向上的面积具体为：
[0025]其中，式(3)中，D为两个正交方向构成的平面，M为每段连续分段函数进行梯度求解中两个正交方向上的面积。
[0026]可选地，所述离散数字信号的拟合方式为多项式拟合，拟合后的相关系数R2＞0.8。
[0027]可选地，所述对连续分段函数的梯度奇异点进行两侧分段梯度加权求解得到梯度变化函数信号具体包括：
[0028]对分段拟合过程中出现的连续分段函数的梯度奇异点，进行两侧分段梯度加权求解得到梯度变化函数信号；假定出现梯度奇异点处为F(x0,y0)，分别对梯度奇异点的两侧梯度极限取加权平均值，加权平均的取值方式为：
[0029][0030]其中，a为梯度奇异点(x0,y0)的左侧梯度极限的加权系数，b为梯度奇异点(x0,y0)的右侧梯度极限的加权系数，且a+b＝1。
[0031]进一步地，所述根据透光率变化的连续分段函数信号、梯度变化函数信号以及对应的预设阈值，对待检测部位的隧道暗挖注浆浆液流失情况进行监测具体包括：
[0032]获取每段连续分段函数信号进行梯度求解中两个正交方向上的面积、梯度变化函数信号中梯度奇异点的两侧梯度极限的加权平均值；
[0033]统计连续分段函数信号进行梯度求解中两个正交方向上的面积大于对应每一预设面积阈值的第一统计数量；
[0034]统计梯度变化函数信号中所有梯度奇异点的两侧梯度极限的加权平均值大于对应每一预设加权平均值阈值的第二统计数量；
[0035]根据第一统计数量以及第二统计数量以及预设预警等级，进行待检测部位的隧道暗挖注浆浆液流失情况进行监测。
[0036]进一步地，所述根据第一统计数量以及第二统计数量以及预设预警等级，进行待检测部位的隧道暗挖注浆浆液流失情况进行监测具体包括：
[0037]预先建立待检测部位的隧道暗挖注浆类型、待检测部位的注浆过程所使用或灌注浆液类型、第一统计数量、第二统计数量与预设预警等级的对应关系数据库；
[0038]获取当前待检测部位对应的隧道暗挖注浆类型、当前待检测部位对应的注浆过程所使用或灌注浆液类型、当前第一统计数量以及当前第二统计数量；
[0039]根据当前待检测部位对应的隧道暗挖注浆类型、当前待检测部位对应的注浆过程所使用或灌注浆液类型、当前第一统计数量、当前第二统计数量以及对应关系数据库，确定对应预警等级。
[0040]本专利技术第二方面提供了一种隧道暗挖注浆浆液流失监测系统，包括：
[0041]依次通信连接的透光率感应模块、数据处理模块、监测模块，所述透光率感应模块用于获取待检测部位中的透光率变化情况，并将获取的透光率变化情况转换为电模拟信号；所述数据处理模块用于对转换后的模拟信号进行数字化处理，输出为离散数字信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道暗挖注浆浆液流失监测方法，其特征是，包括：获取待检测部位中的透光率变化情况，并将获取的透光率变化情况转换为电模拟信号；对转换后的模拟信号进行数字化处理，输出为离散数字信号；对离散的数字信号进行分段拟合，得到关于透光率变化的连续分段函数信号，并对透光率变化的连续分段函数进行梯度求解；对连续分段函数的梯度奇异点进行两侧分段梯度加权求解得到梯度变化函数信号；根据透光率变化的连续分段函数信号、梯度变化函数信号以及对应的预设阈值，对待检测部位的隧道暗挖注浆浆液流失情况进行监测。2.根据权利要求1所述的一种隧道暗挖注浆浆液流失监测方法，其特征是，所述获取待检测部位中的透光率变化情况，并将获取的透光率变化情况转换为电模拟信号具体包括：在待检测部位设置透光率感应模块，所述透光率感应模块用于将所检测部位中的透光率变化情况转化为电模拟信号，透光率感应模块至少包含一组透光率感应单元，每组透光率感应单元包括2个成平面正交布置的透光率传感器，所述透光率传感器用于检测所在平面正交方向上的透光率变化情况。3.根据权利要求2所述的一种隧道暗挖注浆浆液流失监测方法，其特征是，所述多组透光率感应单元之间的空间位置为线型布置、集束式布置、面式布置。4.根据权利要求2所述的一种隧道暗挖注浆浆液流失监测方法，其特征是，所述对离散的数字信号进行分段拟合，得到关于透光率变化的连续分段函数信号，并对透光率变化的连续分段函数进行梯度求解具体包括：对离散数字信号进行分段处理，对于分段处理后的每段数字信号均进行拟合，得到关于透光率变化的连续分段函数信号；对得到透光率变化的连续分段函数分别进行梯度求解，并得到每段连续分段函数进行梯度求解中两个正交方向上的面积。5.根据权利要求4所述的一种隧道暗挖注浆浆液流失监测方法，其特征是，所述每段拟合后的分段函数可表示为：式(1)中f
n
(x)为某一正交方向上关于透光率变化的第n段拟合函数，g
n
(y)为另一正交方向上关于透光率变化的第n段拟合函数，x、y分别为两个正交方向上的时间参量，且f
n
(x)与g
n
(y)两者时间尺度的起止、走时一致，F
n
(x,y)为第n段拟合函数信号中透光率的组合表征参量；对得到透光率变化的连续分段函数分别进行梯度求解具体为：
其中，式(2)中，为某一正交方向上的基向量，为另一正交方向上的基向量；得到每段连续分段函数进行梯度求解中两个正交方向上的面积具体为：其中，式(3)中，D为两个正交方向构成的平面，M为每段连续分段函数进行梯度求解中两个正交方向上的面积。6.根据权利要求4所述的一种隧道暗挖注浆浆液流失监测方法，其特征是，所述离散数字信号的拟合方式为多项式拟合...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉川，王剑，孙伟亮，任冰心，赫德亮，姜志东，梁龙，孙运臣，曲超，周悦龙，李涛，宋海霞，张万国，赵宗奎，亓守臣，王晓勇，胡晋春，孔令林，段浩，苏凤涛，寇新涛，刘守超，
申请(专利权)人：中铁十四局集团第四工程有限公司，
类型：发明
国别省市：