【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道工程领域，具体涉及一种基于地质与水动力特征的防突涌水安全快速检测方法。
技术介绍
1、隧道突涌水是影响隧道施工的最主要灾害，不但影响工程进度，增加建设成本，还易造成隧道塌方等事故，影响建设安全，由于隧道修建地区地质条件的复杂性，地下水成为了引发隧道施工过程灾害事故的最主要因素之一，隧道突涌水灾害由于其高突发性、强破坏性，往往造成重大的人员伤亡和财产损失，因此在隧道施工过程中，对隧道突涌水灾害进行有效的预测预警，成为了保障施工人员生命安全和国家财产的有效手段和重要需求，在进行预警的同时应该针对该隧道施工提供防治措施方向。
2、因此需提出一种基于隧道水动力与地质条件的防突涌水安全快速评判且针对性地制定防治措施的方法，从而有效地提高隧道施工的安全性和效率。
技术实现思路
1、本专利技术意在提供一种基于地质与水动力特征的防突涌水安全快速检测方法，以提出一种基于隧道水动力与地质条件的防突涌水安全快速评判且针对性地制定防治措施的方法。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于地质与水动力特征的防突涌水安全快速检测方法，具体步骤为：
3、s1：数据采集单元，采集水动力条件数据和地质特征实时数据，水动力条件包括地下水位及涌水量；地质特征包括地层岩性、岩石质量指标、岩层产状、地形地貌指数；
4、s2：数据处理单元，数据单元接收来自各传感器的数据，利用评判算法对数据进行分析和处理，根据水动力条件和地质特征的数据，评估涌水
5、s3：输出评判结果，数据处理单元输出防突评判结果以及相应的建议措施，操作人员根据评判结果，采取相应的防突措施。
6、优选的，作为一种改进，s1中采集的步骤具体有：
7、s110，使用超前钻探法对地下水位、地形地貌进行检测；
8、s120，利用经纬仪测量得出岩层产状，测量其中的地层走向、倾向、倾角及厚度；
9、s130，使用双层岩芯管钻进获得岩石质量指标rqd值。
10、优选的，作为一种改进，s1中将地层岩性量化为非可溶性、弱可溶性、中等可溶性、强可溶性，采用t系数表示；
11、t＝a1b1+a2b2+a3b3
12、其中b1、b2、b3分别是强溶解性、中等溶解性和弱溶解性岩层的比例，a1、a2、a3为对应的权重系数。
13、计算隧道涌水量预测值，计算公式如下：
14、
15、式中，af(j)为野外实测裂隙宽度(mm)；aj,为裂隙走向与隧道轴线之间夹角(°)；cj,为裂隙与隧道沿隧道轴线方向相交的长度(m)；sj为裂隙间距(m)；h为地下水位至隧道底部高度(m)；j1,j2…jn为裂隙分组。
16、优选的，作为一种改进，根据隧道涌水量q对突涌水等级进行i、ii、iii、iv分类，代表危险、比较危险、比较安全、安全四个等级，主要考虑死亡人数、直接经济损失、工期延误因素，通过大隧道突涌水案例的水动力与地质条件因素进行聚类分析评估。
17、优选的，作为一种改进，s2中对隧道状态进行计算和评估，确定该隧道目前的风险等级，其算法预处理具体为：
18、s210，为水动力条件和地质特征的评价指标赋予对应于所有风险等级的功效系数值，用来消除指标重复性对评价结果的影响，正功效系数公式如下：
19、
20、对应的功效系数值如下：
21、
22、式中和分别为j风险等级对应的第i个评价指标的正、负功效系数值；和分别为第i个评价指标的区间上限和下限，对应第j个风险等级；xi，xj为第i个评价指标和第j个指标通过仪器测得的值。
23、s220，在上一步的基础上，对单指标系数进行权重耦合，通过以下公式的权重耦合，得到正、负多指标功效系数值；
24、
25、
26、s230，输出风险概率，将总功效系数值p定义为各风险等级对应的隶属度大小，如下式所示；
27、
28、优选的，作为一种改进，在s320中，wi为第i个评价指标的综合权重值，确定其值的具体步骤如下:
29、s221,选取m个隧道施工突水样，n个评价指标，建立原始矩阵b＝(bij)m×n，然后对原矩阵b进行归一化处理，得到矩阵r＝(rij)m×n。
30、s222,根据概念确定评价指标的熵值：
31、
32、s223,熵权wj的计算公式如下:
33、
34、其中wj满足
35、需要满足
36、优选的，作为一种改进，输出风险概率，若突涌水等级为iv的概率最大，则表示突涌水通常以小型涌突水灾害的形式展现，工作人员可按照正常的施工步骤进行施工，适当的采取常规措施进行控制。
37、优选的，作为一种改进，若突涌水等级为iii及以下，需根据现场情况进行隧道地质加固、调整施工方案等措施，将干预措施输入系统中进行再计算，重新计算正、负多指标功效系数值中的权重：
38、w＝k1w1+k2w2
39、其中k1和k2为w1和w2的分配系数，w1为熵方法确定，w2由层次分析法确定，计算式如下：
40、w＝(w1,w2,…,wn)
41、其中w为各指标的权重向量，wi(i＝1,2，…)，n)表示第i个指标的权重；
42、
43、为第i个指标的几何平均值；
44、
45、最后重新计算风险概率，使最大突涌水为iv等级概率最大后，按照上述方法进行施工。
46、本方案的有益效果为：
47、1.通过多传感器联合检测和控制单元的快速处理，通过实时采集和分析地质与水动力特征数据，能够迅速准确地判识隧道内部的涌水突泥风险，快速做出反应，提前采取相应的防护措施。根据不同隧道的水动力和地质特征，量化地层岩性和裂隙特征，结合地下水动力学特征，计算隧道涌水量预测值，结合评判算法提供个性化的防突策略，有效降低施工风险，提高施工效率。
48、2.根据涌水量及其危害程度，将突涌水风险分为四个等级，为不同风险等级提供了相应的防治措施建议，增强了风险管理的针对性和有效性，系统能够根据现场实际情况进行动态调整和优化，实时调整风险评估结果和建议措施，确保该建议适用且有效于该隧道的施工过程，确保施工过程中的安全性和高效性，系统实时监测隧道内部环境的变化，并及时反馈给操作人员，使其能够快速响应，降低事故发生的可能性。
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1.一种基于地质与水动力特征的防突涌水安全快速检测方法，其特征在于：一种基于地质与水动力特征的防突涌水安全快速检测方法，具体步骤为：
2.根据权利要求1所述的一种基于地质与水动力特征的防突涌水安全快速检测方法，其特征在于：S1中采集的步骤具体有：
3.根据权利要求2所述的一种基于地质与水动力特征的防突涌水安全快速检测方法，其特征在于：S1中将地层岩性量化为非可溶性、弱可溶性、中等可溶性、强可溶性，采用t系数表示；
4.根据权利要求3所述的一种基于地质与水动力特征的防突涌水安全快速检测方法，其特征在于：根据隧道涌水量Q对突涌水等级进行I、II、III、IV分类，代表危险、比较危险、比较安全、安全四个等级，主要考虑死亡人数、直接经济损失、工期延误因素，通过大隧道突涌水案例的水动力与地质条件因素进行聚类分析评估。
5.根据权利要求4所述的一种基于地质与水动力特征的防突涌水安全快速检测方法，其特征在于：S2中对隧道状态进行计算和评估，确定该隧道目前的风险等级，其算法预处理具体为：
6.根据权利要求5所述的一种基于地质与水动力特征
7.根据权利要求6所述的一种基于地质与水动力特征的防突涌水安全快速检测方法，其特征在于：输出风险概率，若突涌水等级为IV的概率最大，则表示突涌水通常以小型涌突水灾害的形式展现，工作人员可按照正常的施工步骤进行施工，适当的采取常规措施进行控制。
8.根据权利要求7所述的一种基于地质与水动力特征的防突涌水安全快速检测方法，其特征在于：若突涌水等级为III及以下，需根据现场情况进行隧道地质加固、调整施工方案等措施，将干预措施输入系统中进行再计算，重新计算正、负多指标功效系数值中的权重：
...【技术特征摘要】
1.一种基于地质与水动力特征的防突涌水安全快速检测方法，其特征在于：一种基于地质与水动力特征的防突涌水安全快速检测方法，具体步骤为：
2.根据权利要求1所述的一种基于地质与水动力特征的防突涌水安全快速检测方法，其特征在于：s1中采集的步骤具体有：
3.根据权利要求2所述的一种基于地质与水动力特征的防突涌水安全快速检测方法，其特征在于：s1中将地层岩性量化为非可溶性、弱可溶性、中等可溶性、强可溶性，采用t系数表示；
4.根据权利要求3所述的一种基于地质与水动力特征的防突涌水安全快速检测方法，其特征在于：根据隧道涌水量q对突涌水等级进行i、ii、iii、iv分类，代表危险、比较危险、比较安全、安全四个等级，主要考虑死亡人数、直接经济损失、工期延误因素，通过大隧道突涌水案例的水动力与地质条件因素进行聚类分析评估。
5.根据权利要求4所述的一种基于地质与水动...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾家银，梁迪，凡志均，何世永，何军元，周世均，赖中玉，艾卿，罗可，颜国强，罗小强，王沛，
申请(专利权)人：重庆中环建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
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