基于靶点差值的远距离超前地质预报融合智能分析方法

技术领域

本发明属于超前地质预报技术领域，具体涉及一种基于靶点差值的远距离超前地质预报融合智能分析方法。

背景技术

目前国内超前地质预报多采用单一手段进行实施，但仅依靠单一手段进行判断，往往会误导专业技术人员，继而引起判断失误，甚至会严重影响隧道施工安全而引发工程事故。

采用多种手段进行探测时，通常先开展地质素描，并采用TSP或地质雷达进行探测，综合分析依靠经验进行，对远距离TSP探测结果主要依靠岩体绝对岩体纵波波速V

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于靶点差值的远距离超前地质预报融合智能分析方法，用以解决远距离超前地质预报相似完整性围岩完整性完全依靠岩体纵波波速V

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于靶点差值的远距离超前地质预报融合智能分析方法，包括如下步骤：步骤1.进行掌子面靶点素描采集，通过采集成果判断围岩完整性、围岩等级和地下水发育程度，根据《铁路隧道设计规范》TB1003-2016，隧道围岩分级为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ共6个围岩类别；

步骤2.进行掌子面前方远距离探测，提取靶点物性参数和探测体前方的TSP探测物性参数；

步骤3.进行靶点与探测体前方差值分析，确定数值抖动偏差量，根据抖动偏差量确定围岩等级变化量，结合《铁路工程地质勘察规范》TB10012-2019进行围岩等级调整，从而实现围岩综合判断；

步骤4.根据步骤1得到的地下水判断结果与步骤3得到的围岩综合判断结果，进行地质风险综合判断。

进一步地，步骤2中远距离探测的范围取靶点至探测体前方100m。

进一步地，步骤3中的围岩等级调整算法如下：

当Rc＞60MPa时，500≤V

当Rc＞60MPa时，1000≤V

当Rc≤60MPa时，300≤V

当Rc≤60MPa时，600≤V

与现有技术相比，本发明的技术方案具有的有益效果为：

有效消除了同类型围岩岩体纵波波速Vp，岩体横波V

附图说明

图1为本发明方法的核心流程图；

图2为实施例1中的靶点差值纵、横波数据分析曲线图；

图3为实施例1中的靶点差值泊松比及动态杨氏模量数据分析曲线图；

图4为实施例2中的靶点差值纵、横波数据分析曲线图；

图5为实施例2中的靶点差值泊松比及动态杨氏模量数据分析曲线图。

具体实施方式

为使本领域技术人员清楚理解并再现本发明，下面将结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

一种基于靶点差值的远距离超前地质预报融合智能分析方法，包括如下步骤：步骤1.进行掌子面靶点素描采集，通过采集成果判断围岩完整性、围岩等级和地下水发育程度，根据《铁路隧道设计规范》TB1003-2016，隧道围岩分级为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ共6个围岩类别；

步骤2.进行掌子面前方远距离探测，提取靶点物性参数和探测体前方的TSP探测物性参数，远距离探测的范围取靶点至探测体前方100m；

步骤3.进行靶点与探测体前方差值分析，确定数值抖动偏差量，根据抖动偏差量确定围岩等级变化量，结合《铁路工程地质勘察规范》TB10012-2019进行围岩等级调整，从而实现围岩综合判断；

当Rc＞60MPa时，500≤V

当Rc＞60MPa时，1000≤V

当Rc≤60MPa时，300≤V

当Rc≤60MPa时，600≤V

步骤4.根据步骤1得到的地下水判断结果与步骤3得到的围岩综合判断结果，进行地质风险综合判断。

如图1所示，本发明首先进行掌子面地质素描，完成数据采集，确定靶点基数数据，判断掌子面围岩完整性，地下水发育程度，制定综合判断靶点结果；然后进行长距离的数据采集和利用，结合TSP、地质雷达结果进行差值分析，最后结合差值抖动数据量大小进行远距离围岩完整性判断，可以有效消除因绝对岩体纵波波速Vp、岩体横波Vs、泊松比及动态杨氏模量探测结果带来的判断误差，提高综合超前地质预报准确率。

实施例1:

实施步骤1：进行掌子面靶点素描采集，通过靶点素描结果判断掌子面围岩等级，通过综合分析判断掌子面岩体为片麻岩夹石英片岩，围岩破碎，掌子面岩体抗压强度60～80MPa，纵波波速值为4314m/s，掌子面岩体横波波速为2435m/s，综合判断为Ⅳ级围岩，结合掌子面素描确定靶点围岩Ⅳ级围岩。

实施步骤2：形成Vs与Vp变化量柱状图。进行远距离纵、横波数据差值曲线分析，并生成差值柱状图分析差值与判断标准之间的差异。

实施步骤3：形成泊松比和动态杨氏模量变化量柱状图。进行远距离泊松比和动态杨氏模量的分析，首先形成数据变化值曲线图。

实施步骤4：进行各类数据差值分析，然后根据各项数据差值结果，进行围岩等级的划分，形成预报后最终围岩等级。根据数据图分析，预报掌子面前方10～15m，20～25m，同时动态杨氏模量、纵横波变化值增加，且数值增加值和判断标准吻合，因此根据分析结果将该段隧道围岩由掌子面Ⅳ级调整为Ⅲ级。

最终施工验证：根据该差值对掌子面前方的地质条件进行预测，可以有效摒除因TSP预报绝对参数值带来的误差，在施工过程中采用掌子面地质素描对隧道围岩写实，进一步验证该算法的准确性，通过掌子面地质素描成果，通过地质素描成果统计分析，如图2，图3所示，并和预测值进行对部分析，揭示施工期间围岩等级统计及预测对比值如表1，通过开挖揭示判断该方法预测围岩准确。

表1.靶点差值法预测结果在实施例1施工中揭示地质条件对比表

实施例2：

实施步骤1：进行掌子面靶点素描采集，通过靶点素描结果判断掌子面围岩等级，通过综合分析判断掌子面岩体为元古界片麻岩，围岩较完整，掌子面岩体抗压强度70～95MPa，纵波波速值为4922m/s，掌子面岩体横波波速为2798m/s，综合判断为Ⅲ级围岩，结合掌子面素描确定靶点围岩为Ⅲ级围岩。

实施步骤2：形成Vs与Vp变化量柱状图(见图4)。进行远距离纵、横波数据差值曲线分析，并生成差值柱状图分析差值与判断标准之间的差异。

实施步骤3：形成泊松比和动态杨氏模量变化量柱状图。进行远距离泊松比和动态杨氏模量的分析，首先形成数据变化值曲线图(见图5)。

实施步骤4：进行各类数据差值分析，然后根据各项数据差值结果，进行围岩等级的划分，形成预报后最终围岩等级。根据数据图分析，预报掌子面前方26.6m，58.8m,64.1m纵横波变化值增加，变化值处于500～1000之间；泊松比在58.2、62.31m变化值达到0.05，动态杨氏模量在58.2、62.31m变化值达在5-10之间，上述数据分析其所属区域围岩需调整一级，且数值增加值和判断标准吻合，因此根据分析结果将50-70m段隧道围岩由掌子面Ⅲ级调整为Ⅳ级。

最终施工验证：根据该差值对掌子面前方的地质条件进行预测，可以有效摒除因TSP预报绝对参数值带来的误差，在施工过程中采用掌子面地质素描对隧道围岩写实，进一步验证该算法的准确性，通过掌子面地质素描成果，通过地质素描成果统计分析，如图4和图5所示，并和预测值进行对部分析，揭示施工期间围岩等级统计及预测对比值如表2，通过开挖揭示判断该方法预测围岩准确。

表2.靶点差值法预测结果在实施例2施工中揭示地质条件对比表

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。