一种TBM隧道岩爆段支护方案智能设计方法

本申请涉及隧道工程领域，具体涉及一种tbm隧道岩爆段支护方案智能设计方法。

背景技术：

1、隧道作为交通运输线路上的工程构筑物，具有重大的社会、经济效益。隧道建设是各个国家发展进程中的重要组成部分，随着国民经济的快速发展，我国地下资源开发、地下基础建设迅速向深部延伸，如川藏公路二郎山隧道、秦岭铁路隧道、川藏铁路等隧道岩爆时而发生，这是由于随着埋深和地应力水平的增加，岩体所处的地质环境变得更为复杂，开挖或开采引发的岩爆灾害变得更加突出和严重，这给深部地下工程的设计、施工和生产等带来了前所未有的挑战。而及时有效的隧道支护方案能预防与控制岩爆，对隧道安全建设以及长期稳定性起到决定性作用。

2、tbm隧道在深部硬岩掘进隧道中得到广泛应用，而tbm隧道支护方案的选取主要依据是设计单位和施工单位技术员的经验及工程类比法，这导致隧道支护存在受主观影响严重、设计效率低等问题。随着对效率、质量、安全要求越来越高，对岩爆的有效预防及控制的要求也越来越高，人工经验与工程类比法已无法满足隧道支护的发展要求，亟需提出一种智能化的tbm隧道岩爆段支护方案智能设计方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种tbm隧道岩爆段支护方案智能设计方法，可以为现场施工人员针对隧道岩爆段提供一种高效的支护方案。

2、一种tbm隧道岩爆段支护方案智能设计方法，具体包括以下步骤：

3、步骤1：基于tbm主机运行数据与围岩反馈评价、隧道工程地质勘察报告、隧道区域地形地质图，获取围岩基本参数，确定初期支护隧道段落的围岩分级以及隧道开挖工程中围岩的应力分布情况，进而运用岩爆烈度评估方法，预测隧道走向不同位置径向不同位置岩爆等级；

4、步骤1.1：基于tbm主机运行数据与围岩反馈评价、隧道工程地质勘察报告、隧道区域地形地质图，获取围岩基本参数，根据围岩基本参数，确定该隧道段落的围岩分级；

5、所述围岩基本参数主要包括埋深、地层岩性、围岩分级、水文地质条件、岩石单轴抗压强度、隧道断面形状、掘进掌子面附近围岩结构面分布情况；

6、步骤1.2：基于隧道工程地质勘察报告与隧道区域地形地质图，通过数值模拟的方法反演出隧道原岩初始地应力和开挖扰动应力场分布，确定隧道开挖工程中围岩的应力分布情况；

7、步骤1.3：根据围岩基本参数与隧道开挖工程中围岩的应力分布情况，绘制隧道走向不同位置径向不同位置隧道岩爆强度综合判断表，综合分析预测岩爆等级；

8、所述岩爆等级具体包括无岩爆、轻微岩爆、中等岩爆以及强烈岩爆；

9、步骤2：基于围岩分级与岩爆等级，运用计算机深度学习技术，确定tbm隧道围岩初期支护方案；

10、步骤2.1：构建样本库，该样本库包括围岩分级、岩爆等级与对应的已建成或者在建的tbm隧道围岩初期支护方案；

11、步骤2.2：基于神经网络构建tbm隧道初期支护方案选取模型，将样本库代入所述tbm隧道初期支护方案选取模型进行训练；

12、步骤2.3：向训练后的tbm隧道初期支护方案选取模型输入待建隧道的围岩分级、岩爆等级获得对应得tbm隧道初期支护方案。

13、本发明的有用效果是：

14、本发明提供了一种tbm隧道岩爆段支护方案智能设计方法，该tbm隧道岩爆段支护方案智能设计方法基于tbm主机运行数据与围岩反馈评价、隧道工程地质勘察报告，确定围岩分级，运用岩爆烈度评估方法，预测岩爆等级；基于围岩分级与岩爆等级，运用计算机深度学习技术，确定围岩初期支护方法；该方法有效避免了主观因素影响，积极利用了tbm主机运行数据与围岩反馈评价，结合大数据处理与人工智能技术，提出tbm隧道岩爆段智能设计支护方案，可以为现场施工人员针对隧道岩爆段提供一种高效的支护方案。

技术特征：

1.一种tbm隧道岩爆段支护方案智能设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种tbm隧道岩爆段支护方案智能设计方法，其特征在于，步骤1具体为：

3.根据权利要求2所述的一种tbm隧道岩爆段支护方案智能设计方法，其特征在于，所述围岩基本参数主要包括埋深、地层岩性、围岩分级、水文地质条件、岩石单轴抗压强度、隧道断面形状、掘进掌子面附近围岩结构面分布情况。

4.根据权利要求2所述的一种tbm隧道岩爆段支护方案智能设计方法，其特征在于，所述岩爆等级具体包括无岩爆、轻微岩爆、中等岩爆以及强烈岩爆。

5.根据权利要求1所述的一种tbm隧道岩爆段支护方案智能设计方法，其特征在于，步骤2具体为：

6.根据权利要求5所述的一种tbm隧道岩爆段支护方案智能设计方法，其特征在于，所述样本库包括围岩分级、岩爆等级与对应的已建成或者在建的tbm隧道围岩初期支护方案。

7.根据权利要求5所述的一种tbm隧道岩爆段支护方案智能设计方法，其特征在于，步骤2.3具体为：向训练后的tbm隧道初期支护方案选取模型输入待建隧道的围岩分级、岩爆等级获得对应得tbm隧道初期支护方案。

技术总结
本发明提供了一种TBM隧道岩爆段支护方案智能设计方法，涉及隧道工程领域；该TBM隧道岩爆段支护方案智能设计方法基于TBM主机运行数据与围岩反馈评价、隧道工程地质勘察报告，确定围岩分级，运用岩爆烈度评估方法，预测岩爆等级；基于围岩分级与岩爆等级，运用计算机深度学习技术，确定围岩初期支护方法；该方法有效避免了主观因素影响，积极利用了TBM主机运行数据与围岩反馈评价，结合大数据处理与人工智能技术，提出TBM隧道岩爆段智能设计支护方案，可以为现场施工人员针对隧道岩爆段提供一种高效的支护方案。

技术研发人员：何本国,林波,冯夏庭,张恒源,付洪源,李红普
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22