【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于隧道工程监测，具体涉及岩溶富水地层大直径盾构隧道智能监测方法。
技术介绍
1、随着城市化进程的加速，隧道工程在交通建设中扮演着越来越重要的角色。特别是在岩溶富水地层中，大直径盾构隧道施工面临着诸多挑战。为了确保施工的安全性和效率，需要采用先进的监测方法来实时掌握隧道施工过程中的各种参数和状态。
2、传统的地质探测方法，如地质雷达和超前钻探，虽然在一定程度上能够揭示地层结构，但在岩溶富水地层中，由于地质条件的复杂性和不确定性，这些方法往往难以准确预测和识别岩层溶洞体积、断层带及地层富水区域。单一的地质探测方法可能存在误差和局限性，需要综合多种方法进行验证和补充。
3、岩溶富水地层中，地下水的流速、温度和压力变化对于隧道施工和长期稳定性具有重要影响。然而，现有的水文监测方法往往缺乏系统性，难以全面、准确地掌握地下水的动态变化。水文数值模拟的精度和可靠性有待提高，以更准确地预测地下水渗流路径与涌水风险。
4、对此，专利技术人提出岩溶富水地层大直径盾构隧道智能监测方法，用以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供岩溶富水地层大直径盾构隧道智能监测方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、岩溶富水地层大直径盾构隧道智能监测方法，包括以下步骤：
4、s1、实时地质探测：采用多源地质雷达和超前钻探分析，结合人工智能算法进行盾构前方地质结构实时
5、s3、水文与渗流监测：利用分布式光纤传感系统监测地下水流速、温度及压力变化，并结合水文数值模拟预测地下水渗流路径与涌水风险；
6、s4、围岩变形与应力监测：布置多维监测设备，包括激光扫描仪、声发射传感器和应变计，实时监测围岩变形及应力场变化；
7、s5、综合预警与反馈：基于大数据分析平台，对监测数据进行异常检测并生成预警信息，通过多级联动机制实现自动响应；采用光纤光栅传感器，记录并分析隧道结构的长期变形和水环境变化，预测运营期间的稳定性。
8、优选的，岩层溶洞体积计算表达式为：
9、；
10、v：溶洞的体积，m3；
11、 f(x,y,z)：由多源地质雷达和超前钻探的反射信号强度数据生成的溶洞概率密度函数；
12、 x1,x2,y1,y2,z1,z2：溶洞的边界坐标，由雷达扫描和人工智能模型预测确定。
13、优选的，所述实时地质探测步骤进一步包括光纤拉曼分布式传感技术，用于监测盾构前方岩层的温度分布，并评估地下水流动和溶蚀活动强度地层富水区域。
14、优选的，所述地层富水区域的地层富水性预测表达式为：
15、 ；
16、 pw：地层富水性指数；
17、 t：拉曼分布式光纤传感探测的地层温度梯度；
18、 c：钻探获取的地下水电导率数据；
19、 s：地质雷达反射信号的强度衰减值；
20、 α,β,γ：通过机器学习算法，线性回归或支持向量机训练得到的权重参数。
21、优选的，所述推进力的优化表达式为：
22、 ；
23、 ft：盾构机推进力，kn；
24、 pi：盾构面每个分区的支护压力，kpa；
25、 ai：对应分区的面积，m2；
26、 δf：动态调整值，由ai算法基于围岩变形和掘进速度优化计算得出。
27、优选的，所述盾构机姿态的控制公式为：
28、 ；
29、 θ，：盾构机姿态偏移角度，°；
30、 δy，δx：盾构机在竖直方向和水平方向上的位移偏差，m；
31、 l：盾构机当前掘进长度，m。
32、优选的，所述地下水流速的计算表达式为：
33、 ；
34、 v：地下水流速，m/s；
35、 k：渗透系数，由现场测试获得；
36、 ：水力梯度，由光纤传感网络监测的压力变化计算得出。
37、优选的，所述地下水渗流路径的模拟公式为：
38、 ；
39、 h(x,y,t)：渗透水头变化，m；
40、 h0：初始水头高度，m；
41、 q：单位时间内的地下水流量，m3/s；
42、 t：地层的透水性系数，m2/s；
43、 r，r0：水流路径的当前半径与初始半径，m。
44、优选的，所述异常检测的表达式为：
45、 ；
46、 a(t)：异常值指标；
47、 xi(t)：第i个传感器的监测值；
48、 μi：第i个传感器的正常运行均值；
49、 wi：第i个传感器的权重，由机器学习模型训练得出；
50、 δ：阈值，超过该值触发报警。
51、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
52、 （1）本专利技术中岩溶富水地层大直径盾构隧道智能监测方法通过多源地质探测、实时力学与姿态监测、水文渗流监测、围岩变形应力分析，结合ai算法、边缘计算、光纤传感器，实现了施工安全的精准预警与智能响应，有效提升了隧道施工效率与长期运营稳定性。
53、（2）本专利技术中智能监测方法通过整合多种实时监测技术和算法，有效减少了岩溶富水地层中涌水、地表沉降、盾构偏移等施工安全问题，结合分布式光纤传感器技术、地震波成像技术以及水压监测技术，实现了对溶洞、富水区和盾构受力的全方位动态监控；实时监测数据通过自适应算法分析，能够精确预测涌水点位置、沉降量分布以及土体稳定性，提前规避潜在风险，保障施工环境的安全。
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1.一种岩溶富水地层大直径盾构隧道智能监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的岩溶富水地层大直径盾构隧道智能监测方法，其特征在于，步骤S1中岩层溶洞体积计算表达式为：
3.根据权利要求1所述的岩溶富水地层大直径盾构隧道智能监测方法，其特征在于，所述实时地质探测步骤进一步包括光纤拉曼分布式传感技术，用于监测盾构前方岩层的温度分布，并评估地下水流动和溶蚀活动强度地层富水区域。
4.根据权利要求3所述的岩溶富水地层大直径盾构隧道智能监测方法，其特征在于，步骤S1中地层富水区域的地层富水性预测表达式为：
5.根据权利要求1所述的岩溶富水地层大直径盾构隧道智能监测方法，其特征在于，步骤S2中推进力的优化表达式为：
6.根据权利要求1所述的岩溶富水地层大直径盾构隧道智能监测方法，其特征在于，步骤S2中盾构机姿态的控制公式为：
7.根据权利要求1所述的岩溶富水地层大直径盾构隧道智能监测方法，其特征在于，步骤S3中地下水流速的计算表达式为：
8.根据权利要求1所述的岩溶富水地层大直径盾构隧道
9.根据权利要求1所述的岩溶富水地层大直径盾构隧道智能监测方法，其特征在于，步骤S5中异常检测的表达式为：
...【技术特征摘要】
1.一种岩溶富水地层大直径盾构隧道智能监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的岩溶富水地层大直径盾构隧道智能监测方法，其特征在于，步骤s1中岩层溶洞体积计算表达式为：
3.根据权利要求1所述的岩溶富水地层大直径盾构隧道智能监测方法，其特征在于，所述实时地质探测步骤进一步包括光纤拉曼分布式传感技术，用于监测盾构前方岩层的温度分布，并评估地下水流动和溶蚀活动强度地层富水区域。
4.根据权利要求3所述的岩溶富水地层大直径盾构隧道智能监测方法，其特征在于，步骤s1中地层富水区域的地层富水性预测表达式为：
5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾建伟，牛奔，张延年，叶友林，张彦栋，汪青杰，郑久硕，
申请(专利权)人：中国建筑第六工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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