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申请/专利权人：四川大学

摘要：本申请提供的一种铁路隧道软岩大变形早期判识、预警和防控方法及装置，涉及隧道工程地质勘察技术领域，通过基于数字钻进测试技术，进行现场围岩力学参数与地应力原位测试，得到掘进头前方的变形风险等级；在变形风险等级大于预设阈值的情况下，确定提高软岩隧道围岩区域的支护强度，并在上述区域构建微震监测系统网络拓扑结构，判断是否存在围岩大变形预警；在存在围岩大变形预警的情况下，针对异常参数确定隧道围岩变形动态防控措施。上述方法综合考虑原位测试与微震监测成果，可以动态调整隧道不同里程处的大变形风险等级，同时根据隧道围岩不同里程实际大变形风险等级动态优化隧道支护参数，实现隧道围岩变形安全动态管控。

主权项：1.一种铁路隧道软岩大变形早期判识、预警和防控方法，其特征在于，所述方法包括：基于数字钻进测试技术，进行现场围岩力学参数与地应力原位测试，得到掘进头前方的变形风险等级；在所述变形风险等级大于预设阈值的情况下，确定提高软岩隧道围岩区域的支护强度；在提高了支护强度的软岩隧道围岩区域构建微震监测系统网络拓扑结构，判断是否存在围岩大变形预警；在存在所述围岩大变形预警的情况下，针对异常参数确定隧道围岩变形动态防控措施；所述基于数字钻进测试技术，进行现场围岩力学参数与地应力原位测试，得到掘进头前方的变形风险等级，包括：根据现场钻头的钻进参数，采用岩体随钻反演模型，获取掘进头前方15米至20米的原位力学参数，所述钻进参数包括：钻进速率、钻头转速、钻头扭矩、钻进压力和单位切削能，所述原位力学参数包括：结构面软岩体抗压强度、内聚力、内摩擦角、弹性模量和结构面；获取采用空芯包体法测试各软岩隧道断面应力测点得到的三向地应力信息，得到施工期软岩隧道不同区域的地应力数据；基于所述原位力学参数和所述地应力数据，计算岩石强度应力比，并基于所述岩石强度应力比得到所述掘进头前方的变形风险等级；所述在提高了支护强度的软岩隧道围岩区域构建微震监测系统网络拓扑结构，判断是否存在围岩大变形预警，包括：基于所述微震监测系统网络拓扑结构，得到所述软岩隧道围岩区域的多个围岩变形值；将大于预设变形阈值的所述围岩变形值对应的软岩隧道围岩区域作为目标区域；将大于预设变形阈值的所述围岩变形值发生前后对应的所述目标区域聚集的多个微震事件作为目标事件；对所述目标事件中聚集的多个震源参数进行分析，得到围岩变形灾害前后震源参数变化趋势，所述震源参数包括：微震事件日频次、微震事件日释放总能量、微震事件最大震级、能量指数与视体积、微震信号频率、b值和分形维数；基于所述震源参数变化趋势，判断是否存在围岩大变形预警；所述基于所述震源参数变化趋势，判断是否存在围岩大变形预警，包括：在主控参数中无参数异常的情况下，确定不存在所述围岩大变形预警；在次控参数中无参数异常的情况下，确定存在所述围岩大变形预警，且微震预警等级确定为四级预警；在次控参数中存在单参数异常的情况下，确定存在所述围岩大变形预警，且微震预警等级确定为三级预警；在次控参数中存在二至三个参数异常的情况下，确定存在所述围岩大变形预警，且微震预警等级确定为二级预警；在次控参数中所有参数存在异常的情况下，确定存在所述围岩大变形预警，且微震预警等级确定为一级预警；所述主控参数包括：微震事件日频次、微震事件日释放总能量和微震事件最大震级，所述次控参数包括：能量指数与视体积、微震信号频率、b值和分形维数；所述方法还包括：在所述微震预警等级为所述四级预警的情况下，确定防控措施为放缓开挖施工进度；在所述微震预警等级为所述三级预警的情况下，确定防控措施为暂停开挖施工并跟进系统措施；在所述微震预警等级为所述二级预警的情况下，确定防控措施为暂停开挖施工并增强系统措施；在所述微震预警等级为所述一级预警的情况下，确定防控措施为暂停施工并对人员设备进行紧急避险。

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