基于全息变形监测的隧道支护安全性评估方法及系统与流程

本发明涉及形变监测，特别涉及一种基于全息变形监测的隧道支护安全性评估方法及系统。

背景技术：

1、隧道工程是修建在地下或水下或者在山体中，铺设铁路或修筑公路供机动车辆通行的建筑物。根据其所在位置可分为山岭隧道工程、水下隧道工程和城市隧道工程三大类。为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道工程；为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道工程；为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道工程。这三类隧道工程中修建最多的是山岭隧道工程；

2、在山岭隧道工程施工过程中，由于地质、施工均存在复杂多变的情况，其在施工过程中需要对隧道支护情况进行监测，基于支护的完整情况判断隧道的安全性，从而保证施工安全性。

3、针对上述情况，现有技术中，多数仅针对隧道支护的曲率进行监测并获得其是否可能存在变形或安全隐患的情况，例如，申请号202210852313.4，公开了一种基于内轮廓曲率变化的隧道结构安全性评估方法，提出的技术方案是包括以下步骤：步骤s1:获取隧道支护结构变形前后的内轮廓各点位坐标值；步骤s2:通过坐标计算得到结构变形前后内轮廓各部位的曲率；步骤s3:由变形前后结构内轮廓曲率变化值计算得到结构各截面的弯矩变化值；步骤s4:根据弯矩值大小，判别结构截面是否将形成塑性铰;步骤s5:根据步骤s3和s4的判别结果，基于预设的预警标准，得到预警结果。本发明实现实时得到结构各部位的曲率变化值，从而对截面受力变化过程进行分析，并进行实时分级预警。

4、上述公开的中国专利方案中，虽然能够通过对支护曲率的变化实现隧道安全性监控目的，但由于隧道施工过程中，往往是存在多因素，比如雨季、地质结构、植被分布情况、周围环境等等都可能会对隧道的安全性产生一定的影响，因此，缺少一种能够实现多源数据融合的隧道安全性评估方法。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于全息变形监测的隧道支护安全性评估方法及系统，用以实现通过多源数据融合的技术手段，实现对隧道安全性进行评估的目的，与现有技术相比，引入并细化了多类型评估项，加强了安全性评估标准，实现评估效果更好的目的。

2、本发明提供一种基于全息变形监测的隧道支护安全性评估方法，包括：

3、获取隧道支护的三维数据、隧道所处的地理数据；

4、利用三维数据和地理数据构建隧道三维全息图；

5、对构建的隧道三维全息图与预存数据进行对比，若隧道三维全息图与预存数据存在的差别大于预设对比值，则报警。

6、优选的，所述隧道所处的地理数据包括：

7、隧道所处山体的岩层类型数据和土质类型数据；

8、隧道所处山体的水土保持状态数据；

9、隧道所处山体的雨季时间数据、平均降雨量数据和最大降雨量数据；

10、隧道所处山体的地震数据、预设范围内的火车和汽车线路距离、预设范围内的交通设备通行流量。

11、优选的，当三维全息图与预存数据存在的差别大于第一预设对比值，则进行一级报警；

12、当三维全息图与预存数据存在的差别大于第二预设对比值，则进行二级报警；

13、当三维全息图与预存数据存在的差别大于第三预设对比值，则进行三级报警。

14、优选的，对构建的隧道三维全息图与预存数据进行对比，对对比结果异常的数据进行标记，并构建异常三维全息图；

15、对异常三维全息图中的异常点进行校验，剔除低于校验预设范围值的异常数据，以及剔除高于校验预设范围值的异常数据；并完成初次校验；

16、异常三维全息图是利用热应力法对隧道三维全息图进行异常点的寻找并标记。

17、优选的，一级报警，隧道支护出现变形，但不影响生产安全性；或者，一级报警为，存在变形但不存在实质性变形；一级报警通过维护进行修复，不需要停工；

18、二级报警，隧道支护出现变形，对施工质量有影响；二级报警停工进行修护；

19、三级报警，隧道支护出现变形，不但对施工质量有影响，还存在大的施工安全隐患；三级报警停工修护。

20、优选的，隧道所处山体的岩层类型数据和土质类型数据为：岩石+砂质土、岩层+黏质土、岩层+壤土三种类型；

21、优选的，基于岩石的硬度特征，结合施工过程中所产生的振动影响，确定施工振动对隧道支护的形变影响；

22、各所述振动影响均存在最高判断值，当其中一项振动影响达到振动第一影响值，则发起振动影响报警，并对其报警进行判断是否对隧道支护安全性产生形变影响；

23、当有两项振动影响达到第一影响值，则发起振动影响报警，且对振动影响与隧道支护是否产生共振进行判断；

24、在施工过程中所产生的振动影响包括多种振动影响因素，

25、其中，振动影响因素包括：一过性因素、持续性因素、突发性因素，各振动影响因素包括进行单一有害共振判断和组合有害共振判断；

26、因素一为一过性因素，包括交通通道上的交通工具产生的振动影响；

27、因素二为持续性因素，包括隧道所处山体的预设范围内生产作业所产生的振动影响；

28、因素三为突发性因素，包括隧道所处山体的岩层发育类型和降雨量等级所产生的山体滑坡和滑坡所产生的振动影响、施工段处于地震断裂带且为地震活跃区时因地震产生的振动影响、植被生长时根系破坏山体产生的山体滑坡和滑坡所产生的振动影响。

29、优选的，当因素三和因素四的风险等级均为四级且两者叠加时，无需考虑因素一和因素二，定义为三级报警；

30、当因素三、因素四任意一种风险因素出现，且风险等级为四级与因素一、因素二、因素三、因素四中任意一种分别组合时，定义为三级报警；

31、当因素一、因素二，不产生影响，则不产生报警，当因素一、因素二为产生影响，则为一级报警；

32、当因素一、因素二叠加并产生影响，且未与因素三、因素四的三级以上叠加，则为二级报警。

33、本发明还提供一种基于全息变形监测的隧道支护安全性评估系统，包括：传感器组，用于获取隧道支护的三维数据、隧道所处的地理数据；

34、全息图构建模块，用于对传感器组采集的三维数据和地理数据构建隧道三维全息图；

35、报警模块，用于对构建的隧道三维全息图与预存数据进行对比，若隧道三维全息图与预存数据存在的差别大于预设对比值，则报警。

36、优选的，所述隧道所处的地理数据包括：

37、隧道所处山体的岩层类型数据和土质类型数据；

38、隧道所处山体的水土保持状态数据；

39、隧道所处山体的雨季时间数据、平均降雨量数据和最大降雨量数据；

40、隧道所处山体的地震数据、预设范围内的火车和汽车线路距离、预设范围内的交通设备通行流量。

41、优选的，当三维全息图与预存数据存在的差别大于第一预设对比值，则进行一级报警；

42、当三维全息图与预存数据存在的差别大于第二预设对比值，则进行二级报警；

43、当三维全息图与预存数据存在的差别大于第三预设对比值，则进行三级报警。

44、优选的，对构建的隧道三维全息图与预存数据进行对比，对对比结果异常的数据进行标记，并构建异常三维全息图；

45、对异常三维全息图中的异常点进行校验，剔除低于校验预设范围值的异常数据，以及剔除高于校验预设范围值的异常数据；并完成初次校验；

46、异常三维全息图是利用热应力法对隧道三维全息图进行异常点的寻找并标记。

47、优选的，一级报警，隧道支护出现变形，但不影响生产安全性；或者，一级报警为，存在变形但不存在实质性变形；一级报警通过维护进行修复，不需要停工；

48、二级报警，隧道支护出现变形，对施工质量有影响；二级报警停工进行修护；

49、三级报警，隧道支护出现变形，不但对施工质量有影响，还存在大的施工安全隐患；三级报警停工修护。

50、本发明的工作原理和有益效果如下：

51、本发明提供一种基于全息变形监测的隧道支护安全性评估方法，包括：获取隧道支护的三维数据、隧道所处的地理数据；利用三维数据和地理数据构建隧道三维全息图；对构建的隧道三维全息图与预存数据进行对比，若隧道三维全息图与预存数据存在的差别大于预设对比值，则报警。本发明用以实现通过多源数据融合的技术手段，实现对隧道安全性进行评估的目的，与现有技术相比，引入并细化了多类型评估项，加强了安全性评估标准，实现施工安全性评估效果更好的目的。

52、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

53、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。