破碎岩地质隧道洞口施工对邻近隧洞口影响控制方法与流程

    技术2025-02-03  51


    本发明涉及破碎岩地质隧道洞口施工对邻近隧洞口影响控制方法,适用于隧道施工领域。


    背景技术:

    1、在破碎岩地质条件下进行隧道洞口施工,面临着诸多技术挑战。由于岩体的破碎性,施工过程中可能引发地表沉降、洞口变形甚至邻近隧道结构的破坏,这些风险因素严重影响了施工安全和工程质量。传统的施工方法,如钻爆法,虽然在某些情况下成本较低,但其对周围岩体的扰动较大,易导致邻近洞口的稳定性问题。因此,开发和应用更为先进的控制技术,以最小化施工对邻近洞口的影响,成为了隧道工程领域的研究热点。

    2、近年来,随着隧道工程领域的技术进步,一系列创新的施工方法和控制技术应运而生。例如,采用预应力锚杆和注浆加固技术,可以显著提高破碎岩体的稳定性,减少施工过程中对邻近洞口的不利影响。此外,通过实施动态设计和施工监控,可以实时评估施工过程中的岩体响应,及时调整施工方案,以确保施工安全和工程质量。

    3、而在破碎岩地质隧道洞口施工过程中,对邻近隧洞口的影响方面,目前行业主要做法是在所述邻近隧洞口设置监测点位,如拱顶沉降监测点、周边收敛监测线,但是这些方法存在严重的问题,在邻近隧洞口受到影响发生变形的过程是一个复杂的反应过程,仅仅的做一点“点”、“线”的监测很容易对邻近隧洞口受到的变形产生“漏检”,不能够真实的反应邻近隧洞口受到的变形影响。因此,目前急需要一种考虑全面,能够全面反映破碎岩地质隧道洞口施工对邻近隧洞口影响的控制方法。


    技术实现思路

    1、本发明的目的,是为了解决目前亟需要一种考虑全面,能够全面反映破碎岩地质隧道洞口施工对邻近隧洞口影响的控制方法,因此,提出了破碎岩地质隧道洞口施工对邻近隧洞口影响控制方法,

    2、本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到:

    3、所述的破碎岩地质隧道洞口施工对邻近隧洞口影响控制方法的步骤为:

    4、s101,设定监测断面;

    5、所述设定监测断面,包括在破碎岩地质隧道洞口施工前对所述邻近隧洞口沿着隧道轴线方向按照一定的间距设置监测断面n个,表示为ai,i=1~n;

    6、s102,获得断面监测结果;

    7、所述获得断面监测结果,包括在所述破碎岩地质隧道洞口施工过程中,按照一定的时间间隔基于三维激光扫描技术每个监测断面ai均依次获得m个内轮廓线断面扫描结果,并按照获取时间依次排序整理成数据集合,监测断面ai获得的内轮廓线断面扫描结果表示为断面扫描结果集合ci={pij|j=1,2,...m},其中,pij为第i个断面的第j次断面扫描结果;

    8、s103,断面监测结果分析;

    9、所述断面监测结果分析,包括对监测断面ai获得的内轮廓线断面扫描结果表示为断面扫描结果集合ci={pij|j=1,2,...m}进行对比分析,获得所述监测断面ai的断面重合率序列数据集di={bik|k=2,3,...m};

    10、s104,控制目的的实现;

    11、所述控制目的的实现,包括根据获得的所述监测断面ai的断面重合率序列数据集di对其进行数据分析,获得监测断面ai的重合率的预测值bi(m+1),并结合预警标准,对所述监测断面ai的稳定性进行评价,根据评价结果实施对应应对措施,达到控制的目的。

    12、进一步的,上述s102中,所述基于三维激光扫描技术每个监测断面均获得m个内轮廓线断面扫描结果方法为:针对于断面ai,设定固定的隧道断面扫描仪的位置不变,按照一定的时间间隔对当前断面ai进行内轮廓线断面扫描,获得m个内轮廓线断面扫描结果。

    13、进一步的,上述s103中,所述对比分析的步骤为:

    14、a)获得监测断面di的内轮廓线断面扫描结果表示为断面扫描结果集合ci={pij|j=1,2,...m},

    15、b)计算所述断面扫描结果集合ci相邻数据的断面重合率bik,计算公式为式(1),

    16、

    17、式中,bik为所述集合ci中pi(k-1)与pi(k)之间的断面重合率,所述sk-1,k为断面扫描结果pi(k-1)与断面扫描结果pi(k)之间的重合面积,sk-1为断面扫描结果pi(k-1)的断面扫描面积计算值,

    18、更进一步的,所述重合面积sk-1,k获取的方法为:a)针对断面扫描结果pi(k-1)与断面扫描结果pi(k),结合获得扫描结果时仪器的安放位置信息,分别画出建筑建筑限界线,b)将断面扫描结果pi(k-1)与断面扫描结果pi(k)根据建筑限界线进行叠加,计算重合区域的面积即为sk-1,k。

    19、c)根据公式(1)获得计算结果之后,针对于断面ai,整理并获得所述监测断面ai的断面重合率序列数据集di={bik|k=2,3,...m}。

    20、进一步的,上述s104中,所述获得监测断面ai的重合率的预测值bi(m+1)的步骤为:a)获得所述监测断面ai的断面重合率序列数据集di={bik|k=2,3,...m},b)对所述数据断面ai的断面重合率序列数据集的数据进行数据归一化处理,c)将所述数据断面ai的断面重合率序列数据集的数据分割为训练集和测试集,d)构建长短期记忆神经网络预测模型,f)使用训练集对所述预测模型进行训练获得训练后预测模型,g)使用所述测试集对所述训练后预测模型进行测试和调整,最终获得完整预测模型,h)使用所述完整预测模型对所述序列数据的下一个数据进行预测,获得预测值bi(m+1)。

    21、本发明的有益效果为:

    22、本发明利用三维激光扫描技术,精确地获得隧道断面的内轮廓线扫描结果,并通过数据分析,实时了解隧道断面的变化情况,为施工提供准确的数据支持;通过对断面重合率序列数据集的分析和预测,可以预测隧道断面的稳定性变化趋势,结合预警标准,实现对潜在风险的预警,为施工安全提供保障。



    技术特征:

    1.破碎岩地质隧道洞口施工对邻近隧洞口影响控制方法,其特征在于,所述的破碎岩地质隧道洞口施工对邻近隧洞口影响控制方法的步骤为:

    2.根据权利要求1所述的破碎岩地质隧道洞口施工对邻近隧洞口影响控制方法,其特征在于,所述2)中,所述基于三维激光扫描技术每个监测断面均获得m个内轮廓线断面扫描结果方法为:针对于断面ai,设定固定的隧道断面扫描仪的位置不变,按照一定的时间间隔对当前断面ai进行内轮廓线断面扫描,获得m个内轮廓线断面扫描结果。

    3.根据权利要求1所述的破碎岩地质隧道洞口施工对邻近隧洞口影响控制方法,其特征在于,所述3)中,所述对比分析的步骤为:

    4.根据权利要求1所述的破碎岩地质隧道洞口施工对邻近隧洞口影响控制方法,其特征在于,所述4)中,所述获得监测断面ai的重合率的预测值bi(m+1)的步骤为:a)获得所述监测断面ai的断面重合率序列数据集di={bik|k=2,3,...m},b)对所述数据断面ai的断面重合率序列数据集的数据进行数据归一化处理,c)将所述数据断面ai的断面重合率序列数据集的数据分割为训练集和测试集,d)构建长短期记忆神经网络预测模型,f)使用训练集对所述预测模型进行训练获得训练后预测模型,g)使用所述测试集对所述训练后预测模型进行测试和调整,最终获得完整预测模型,h)使用所述完整预测模型对所述序列数据的下一个数据进行预测,获得预测值bi(m+1)。

    5.根据权利要求3所述的的破碎岩地质隧道洞口施工对邻近隧洞口影响控制方法,其特征在于,所述重合面积sk-1,k获取的方法为:a)针对断面扫描结果pi(k-1)与断面扫描结果pi(k),结合获得扫描结果时仪器的安放位置信息,分别画出建筑建筑限界线,b)将断面扫描结果pi(k-1)与断面扫描结果pi(k)根据建筑限界线进行叠加,计算重合区域的面积即为sk-1,k。


    技术总结
    本发明提供了破碎岩地质隧道洞口施工对邻近隧洞口影响控制方法,包括设定监测断面、获得断面监测结果、断面监测结果分析和控制目的的实现,具有更好的安全性和全面性,可广泛的应用于隧道施工领域。

    技术研发人员:姜方兴,曾仲和,林治平,贺菲,王惠鸿,陆治周,徐乐,曹建,田军,童文杰,黄国忠,曹玉红,黄泉文
    受保护的技术使用者:中交四航局第一工程有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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