一种峰丛地貌岩溶区隧道洞顶塌陷监测预警装置及方法

本发明涉及岩溶地质灾害防治，特别是涉及一种峰丛地貌岩溶区隧道洞顶塌陷监测预警装置及方法。

背景技术：

1、在岩溶区，特别是在峰丛洼地地貌区修建隧道工程，因为地形起伏较大，穿过洼地区的隧道常常浅埋，同时由于洼地内岩溶发育强烈，落水洞、溶洞、岩溶管道密布，岩体结构破碎，当隧道在下方施工时，由于爆破振动或者揭露岩溶管道等原因，会导致冒顶塌陷，严重威胁施工人员生命和机械设备安全，对隧道自身衬砌也会造成破坏，施工单位迫切需要解决这个问题，然而由于岩溶塌陷发育的复杂性和隧道对信号的屏蔽性，使得这个问题到目前仍没有解决。

2、因此，设计一种峰丛地貌岩溶区隧道洞顶塌陷监测预警装置及方法是十分有必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种峰丛地貌岩溶区隧道洞顶塌陷监测预警装置及方法，能够预测岩溶塌陷发生，及时提醒施工人员，解决了目前公路、铁路等隧道工程穿越岩溶峰丛洼地区因对冒顶塌陷无监测预警或者隧道内无信号等原因造成预警不及时而导致的人员伤亡和财产损失的难题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种峰丛地貌岩溶区隧道洞顶塌陷监测预警装置，包括：隧道外监测预警仪器及隧道内监测预警仪器，隧道外侧设置所述隧道外监测预警仪器，隧道内施工人员的安全帽上设置及所属隧道内监测预警仪器，所述隧道外监测预警仪器连接所述隧道内监测预警仪器。

4、可选的，所述隧道外监测预警仪器包括光纤、振动监测装置、第一控制模块及无线电发射装置，沿隧道外侧洼地长轴及端州交叉布设两条测线，埋设所述光纤，在两条测线的交叉点以及测线与洼地边界的相交点布设振动监测装置，所述光纤及振动监测装置连接所述第一控制模块，所述第一控制模块通过无线电发射装置连接所述隧道内监测预警仪器。

5、可选的，所述隧道内监测预警仪器包括无线电信号接收装置、第二控制模块及声光报警器，所述无线电信号接收装置、第二控制模块及声光报警器均设置在隧道内施工人员的安全帽上，所述无线电信号发射装置连接所述无线电信号接收装置，所述无线电信号接收装置连接所述第二控制模块，所述第二控制模块连接所述声光报警器。

6、本发明还提供了一种峰丛地貌岩溶区隧道洞顶塌陷监测预警方法，应用于上述的峰丛地貌岩溶区隧道洞顶塌陷监测预警装置，包括如下步骤：

7、步骤1：选取监测靶区；

8、步骤2：在监测靶区设置隧道外监测预警仪器，在施工人员安全帽上设置隧道内监测预警仪器；

9、步骤3：基于隧道外监测预警仪器的监测信息，判断预警级别，基于预警级别控制隧道内监测预警仪器进行不同类型的报警，提醒施工人员针对预警级别采取相应措施。

10、可选的，步骤1中，选取监测靶区，具体为：

11、通过选择地形地貌、隧道埋藏深度、钻孔岩溶率、地表岩溶密度、地质构造指标，建立多指标综合分析的隧道洞顶塌陷区识别方法，进行监测靶区选取。

12、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的峰丛地貌岩溶区隧道洞顶塌陷监测预警装置及方法，该装置包括隧道外监测预警仪器及隧道内监测预警仪器，该方法包括选取监测靶区，在监测靶区设置隧道外监测预警仪器，在施工人员安全帽上设置隧道内监测预警仪器，基于隧道外监测预警仪器的监测信息，判断预警级别，基于预警级别控制隧道内监测预警仪器进行不同类型的报警，提醒施工人员针对预警级别采取相应措施，该装置及方法能够预测岩溶塌陷发生，及时提醒施工人员，解决了目前公路、铁路等隧道工程穿越岩溶峰丛洼地区因对冒顶塌陷无监测预警或者隧道内无信号等原因造成预警不及时而导致的人员伤亡和财产损失的难题。

技术特征：

1.一种峰丛地貌岩溶区隧道洞顶塌陷监测预警装置，其特征在于，包括隧道外监测预警仪器及隧道内监测预警仪器，隧道外侧设置所述隧道外监测预警仪器，隧道内施工人员的安全帽上设置及所属隧道内监测预警仪器，所述隧道外监测预警仪器连接所述隧道内监测预警仪器。

2.根据权利要求1所述的峰丛地貌岩溶区隧道洞顶塌陷监测预警装置，其特征在于，所述隧道外监测预警仪器包括光纤、振动监测装置、第一控制模块及无线电发射装置，沿隧道外侧洼地长轴及端州交叉布设两条测线，埋设所述光纤，在两条测线的交叉点以及测线与洼地边界的相交点布设振动监测装置，所述光纤及振动监测装置连接所述第一控制模块，所述第一控制模块通过无线电发射装置连接所述隧道内监测预警仪器。

3.根据权利要求2所述的峰丛地貌岩溶区隧道洞顶塌陷监测预警装置，其特征在于，所述隧道内监测预警仪器包括无线电信号接收装置、第二控制模块及声光报警器，所述无线电信号接收装置、第二控制模块及声光报警器均设置在隧道内施工人员的安全帽上，所述无线电信号发射装置连接所述无线电信号接收装置，所述无线电信号接收装置连接所述第二控制模块，所述第二控制模块连接所述声光报警器。

4.一种峰丛地貌岩溶区隧道洞顶塌陷监测预警方法，应用于权利要求1-3任一所述的峰丛地貌岩溶区隧道洞顶塌陷监测预警装置，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的峰丛地貌岩溶区隧道洞顶塌陷监测预警方法，其特征在于，步骤1中，选取监测靶区，具体为：

技术总结本发明提供了一种峰丛地貌岩溶区隧道洞顶塌陷监测预警装置及方法，该方法包括：选取监测靶区，在监测靶区设置隧道外监测预警仪器，在施工人员安全帽上设置隧道内监测预警仪器，基于隧道外监测预警仪器的监测信息，判断预警级别，基于预警级别控制隧道内监测预警仪器进行不同类型的报警，提醒施工人员针对预警级别采取相应措施。本发明能够预测岩溶塌陷发生，及时提醒施工人员，解决了目前公路、铁路等隧道工程穿越岩溶峰丛洼地区因对冒顶塌陷无监测预警或者隧道内无信号等原因造成预警不及时而导致的人员伤亡和财产损失的难题。技术研发人员：蒙彦,谭小生,邝龙年,胡文贵,林海青,贾伟,王金华,曾国荣,王新文,冯振国,肖斌,罗维受保护的技术使用者：中国地质科学院岩溶地质研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/10