【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道支撑检测，具体为一种暗挖隧道围岩支撑预警方法。
技术介绍
1、隧道围岩是指隧道周围的岩石或土体，在未进行支撑的隧道中，隧道的侧壁都是围岩，因此其性质和稳定性直接影响隧道的安全，在隧道工程领域，未进行支撑的隧道侧壁即围岩的施工安全一直是备受关注的核心问题，未支撑隧道段的风险主要为围岩部分的局部坍塌和掉落，随着基础设施项目的大规模推进，如何提高隧道施工的安全性和效率成为行业发展的重点方向。当前，许多先进技术正在与传统隧道施工方法相结合，以实现更高效的风险管理和施工控制。这一趋势推动了行业技术升级，为实现智能化、精准化施工奠定了基础。
2、现有技术中，地质雷达作为关键的检测工具发挥了重要作用。地质雷达可以通过发射电磁波探测地质结构，获取隧道内的详细信息。这一技术能够提供高分辨率的数据，帮助识别隧道结构中的潜在风险。然而，目前的应用多集中在已支撑段的监测，缺乏对未支撑段的风险预测。
3、现有技术的不足主要体现在对数据分析和应用的局限性上。尽管地质雷达能够提供丰富的数据，但其在未支撑隧道段的风险评估中使用有限。传统方法往往只聚焦于单一数据点的分析，缺少多参数的综合分析手段，无法灵活利用已支撑段落的信息进行风险预测。这导致对未支撑段潜在问题的识别不够及时，影响了施工的整体安全性和效率。
4、在所述
技术介绍
部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
1、本专利
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种暗挖隧道围岩支撑预警方法，具体步骤包括：
4、步骤1：在隧道段落的两侧墙面和拱顶布设地质雷达，并将未完成支撑的隧道段落内布设的地质雷达设定为第一类传感器，将已完成支撑的隧道段落内布设的地质雷达设定为第二类传感器，获取所有地质雷达的反射波数据；
5、步骤2：依据获取的各个地质雷达的反射波数据，分别获取每个反射波的峰值到达时间和反射波的最大幅度值，对于每个反射波数据进行积分，计算各个反射波的总能量，分别计算第一类传感器和第二类传感器在两侧墙面和拱顶采集的反射波数据的峰值到达时间、最大幅度值和总能量的平均值；
6、步骤3：对于第一类传感器和第二类传感器在两侧墙面和拱顶的峰值到达时间、最大幅度值和总能量的平均值进行分析，生成第二类传感器采集的反射波相对于第一类传感器采集的反射波的偏移程度数据，依据偏移程度数据生成差异性程度指数；
7、步骤4：对于第一类传感器采集的反射波数据进行快速傅里叶变换，将反射波数据从时域转化为频域，获取反射波数据的主频率数据和频率带宽数据，分别计算第一类传感器在两侧墙面和拱顶采集的反射波数据的主频率数据和频率带宽数据的平均值；
8、步骤5：依据第一类传感器在两侧墙面和拱顶采集的主频率数据和频率带宽数据的平均值，并结合第一类传感器获得的主频率数据和频率带宽数据，生成未完成支撑的隧道段落的稳定均匀性指数；
9、步骤6：对于差异性程度指数和稳定均匀性指数进行综合分析和处理，构建风险分析模型，得到未完成支撑的隧道段落的支撑风险指数，将支撑风险指数和安全阈值相比较，判断是否发出风险预警。
10、进一步地，在拱顶的中央布设地质雷达，且所有拱顶处的地质雷达的间距相同，并将间距标定为kd，所有布设在隧道段落的两侧墙面和拱顶布设地质雷达处于同一水平面上，且所有两侧墙面的地质雷达的间距也相同，并将间距标定为kc，且kc＝1.5*kd。
11、进一步地，各个地质雷达在同一时间点开始发射探测波，并开始记录数据，将开始发射探测波的时刻标定为零时刻作为参考点，所有地质雷达发射的探测波的频率和振幅均相同，沿时间轴扫描每个反射波信号，找到信号强度的最大值，并将该信号强度标定为反射波的最大幅度值，将最大幅度值对应的时刻值标定为反射波的峰值到达时间，计算反射波的总能量所依据的公式为：
12、
13、其中，e表示反射波的总能量，tmax表示反射波的峰值到达时间，s(t)表示反射波数据，t表示时间变量。
14、进一步地，计算第一类传感器在两侧墙面和拱顶采集的反射波数据的峰值到达时间、最大幅度值和总能量的平均值的具体逻辑为：
15、采集第一类传感器中位于隧道段落的两侧墙面的地质雷达的反射波的最大幅度值、峰值到达时间和总能量，计算平均值，所依据的公式为：
16、
17、其中，sc1max、tc1max和ec1分别表示第一类传感器中，位于隧道段落的两侧墙面的地质雷达的反射波的最大幅度值、峰值到达时间和总能量的平均值，nc1表示第一类传感器中，位于隧道段落的两侧墙面的地质雷达的总量，sc1i、tc1i和ec1i分别表示第一类传感器中，第i个位于隧道段落的两侧墙面的地质雷达的反射波的最大幅度值、峰值到达时间和总能量，i表示第一类传感器中，位于隧道段落的两侧墙面的地质雷达的编号，i为正整数，且i＝1、2、…、nc1；
18、采集第一类传感器中位于隧道段落的拱顶的地质雷达的反射波的最大幅度值、峰值到达时间和总能量，计算平均值，所依据的公式为：
19、
20、其中，sd1max、td1max和ed1分别表示第一类传感器中，位于隧道段落的拱顶的地质雷达的反射波的最大幅度值、峰值到达时间和总能量的平均值，nd1表示第一类传感器中，位于隧道段落的拱顶的地质雷达的总量，sd1j、td1j和ed1j分别表示第一类传感器中，第j个位于隧道段落的拱顶的地质雷达的反射波的最大幅度值、峰值到达时间和总能量，j表示第一类传感器中，位于隧道段落的两侧墙面的地质雷达的编号，j为正整数，且j＝1、2、…、nd1。
21、进一步地，计算第二类传感器在两侧墙面和拱顶采集的反射波数据的峰值到达时间、最大幅度值和总能量的平均值的具体逻辑为：
22、采集第二类传感器中位于隧道段落的两侧墙面的地质雷达的反射波的最大幅度值、峰值到达时间和总能量，计算平均值，所依据的公式为：
23、
24、其中，sc2max、tc2max和ec2分别表示第二类传感器中，位于隧道段落的两侧墙面的地质雷达的反射波的最大幅度值、峰值到达时间和总能量的平均值，nc2表示第二类传感器中，位于隧道段落的两侧墙面的地质雷达的总量，sc2m、tc2m和ec2m分别表示第二类传感器中第m个位于隧道段落的两侧墙面的地质雷达的反射波的最大幅度值、峰值到达时间和总能量，m表示第二类传感器中，位于隧道段落的两侧墙面的地质雷达的编号，m为正整数，且m＝1、2、…、nc2；
25、采集第二类传感器中位于隧道段落的拱顶的地质雷达的反射波的最大幅度值、峰值到达时间和总能量，计算平均值，所依据的公式为：
26、
27、其中，sd2m本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种暗挖隧道围岩支撑预警方法，其特征在于，具体步骤包括：
2.根据权利要求1所述的一种暗挖隧道围岩支撑预警方法，其特征在于：在拱顶的中央布设地质雷达，且所有拱顶处的地质雷达的间距相同，并将间距标定为kd，所有布设在隧道段落的两侧墙面和拱顶布设地质雷达处于同一水平面上，且所有两侧墙面的地质雷达的间距也相同，并将间距标定为kc，且kc＝1.5*kd。
3.根据权利要求1所述的一种暗挖隧道围岩支撑预警方法，其特征在于：各个地质雷达在同一时间点开始发射探测波，并开始记录数据，将开始发射探测波的时刻标定为零时刻作为参考点，所有地质雷达发射的探测波的频率和振幅均相同，沿时间轴扫描每个反射波信号，找到信号强度的最大值，并将该信号强度标定为反射波的最大幅度值，将最大幅度值对应的时刻值标定为反射波的峰值到达时间，计算反射波的总能量所依据的公式为：
4.根据权利要求1所述的一种暗挖隧道围岩支撑预警方法，其特征在于：计算第一类传感器在两侧墙面和拱顶采集的反射波数据的峰值到达时间、最大幅度值和总能量的平均值的具体逻辑为：
5.根据权利要求4所述的一种暗
6.根据权利要求5所述的一种暗挖隧道围岩支撑预警方法，其特征在于：依据偏移程度数据生成差异性程度指数的方法为：
7.根据权利要求1所述的一种暗挖隧道围岩支撑预警方法，其特征在于：对于第一类传感器采集的反射波数据进行快速傅里叶变换后，将反射波数据转化为多个复数构成的复数序列，每个复数表示一个频率分量，对于每个复数序列进行取模计算，获得各个频率分量的幅度，找到使频率分量的幅度最大的频率，并标定为反射波数据的主频率，找到使幅度降至主频率处最大幅度的的两个频率点，将频率带宽定义为这两个频率点之间的距离。
8.根据权利要求7所述的一种暗挖隧道围岩支撑预警方法，其特征在于：计算第一类传感器在两侧墙面采集的反射波数据的主频率数据和频率带宽数据的平均值所依据的公式为：
9.根据权利要求8所述的一种暗挖隧道围岩支撑预警方法，其特征在于：未完成支撑的隧道段落的稳定均匀性指数的计算公式为：
10.根据权利要求1所述的一种暗挖隧道围岩支撑预警方法，其特征在于：对于差异性程度指数和稳定均匀性指数进行综合分析和处理，构建风险分析模型，得到未完成支撑的隧道段落的支撑风险指数的具体公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种暗挖隧道围岩支撑预警方法，其特征在于，具体步骤包括：
2.根据权利要求1所述的一种暗挖隧道围岩支撑预警方法，其特征在于：在拱顶的中央布设地质雷达，且所有拱顶处的地质雷达的间距相同，并将间距标定为kd，所有布设在隧道段落的两侧墙面和拱顶布设地质雷达处于同一水平面上，且所有两侧墙面的地质雷达的间距也相同，并将间距标定为kc，且kc＝1.5*kd。
3.根据权利要求1所述的一种暗挖隧道围岩支撑预警方法，其特征在于：各个地质雷达在同一时间点开始发射探测波，并开始记录数据，将开始发射探测波的时刻标定为零时刻作为参考点，所有地质雷达发射的探测波的频率和振幅均相同，沿时间轴扫描每个反射波信号，找到信号强度的最大值，并将该信号强度标定为反射波的最大幅度值，将最大幅度值对应的时刻值标定为反射波的峰值到达时间，计算反射波的总能量所依据的公式为：
4.根据权利要求1所述的一种暗挖隧道围岩支撑预警方法，其特征在于：计算第一类传感器在两侧墙面和拱顶采集的反射波数据的峰值到达时间、最大幅度值和总能量的平均值的具体逻辑为：
5.根据权利要求4所述的一种暗挖隧道围岩支撑预警方法，其特征在于：计算第二类传感器在两侧墙面和拱顶采集的反射波数据的峰值...
【专利技术属性】
技术研发人员：程坤，孙艳阳，马林，王培可，李仕杰，黄俊杰，王哲，黎习林，
申请(专利权)人：中国水利水电第七工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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