[发明专利]一种用于深埋隧道岩爆预警微震事件筛选的方法

说明书

本发明提供一种用于深埋隧道岩爆预警微震事件筛选的方法，涉及深埋硬岩隧道岩爆预警技术领域。首先收集各岩爆案例从孕育到发生所对应的微震监测信息，提取各等级岩爆案例中各微震事件的释放能对数和震级；绘制不同等级岩爆案例的微震能量级配曲线，进而计算不同等级岩爆的能量级配曲线各粒径所对应的释放能对数值；将不同等级岩爆的各粒径值变化情况绘制在同一能量粒径曲线图中，分析并求取各等级岩爆能量粒径曲线开始出现互无交叉，且后续趋势一致时的能量粒径所对应的释放能对数值的均值；将该值作为微震目录的最小完整性能量阈值，其对应的震级即为最小完整性震级值，进而实现对岩爆预警的微震事件进行筛选。

技术领域

本发明涉及深埋硬岩隧道岩爆预警技术领域，尤其涉及一种用于深埋隧道岩爆预警微震事件筛选的方法。

背景技术

岩爆是在高应力条件下，受开挖或其它外界扰动影响，聚积在岩体中的弹性变形势能突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的一种动力灾害现象。随着我国深埋硬岩隧道工程的不断建设与发展，面临的岩爆灾害愈加突出。突如其来的岩爆灾害，不仅严重威胁施工人员与设备安全，也很大程度迟滞工程进度。因此，对于有岩爆倾向的深埋隧道工程，施工过程中常采用微震监测手段对岩爆进行预测预警。线性隧道工程开展微震监测时，随着掌子面向前推进，受传感器阵列、与掌子面距离、传感器监测质量、施工环境等因素影响，监测系统可记录到的微震事件的能力会有所变化。该不良影响将可能导致部分岩爆案例的微震活动参数变得离散和无规律性，对岩爆预警产生不良影响。因此，为在一定程度的减少和消除不良因素对岩爆预警的影响，确保在一个标准统一、相对公平的基础上利用微震特征参数值对岩爆进行有效预警，需合理确立可以有效监测且无遗漏微震事件的最小完整性能量或震级，以此为下限阈值对用于岩爆预警的微震事件进行筛选。

确立最小完整性能量或震级的过程，在地震学中称之为地震目录完备性分析。地震目录完备性分析是地震活动性分析、地震预测与地震危险性评估的重要基础。因此，深埋硬岩隧道工程开展微震监测与岩爆预警时，也很有必要开展微震目录完备性分析，以确立用于岩爆预警的微震事件筛选下限阈值，减小或避免部分不良因素对岩爆预警的干扰。地震学中分析地震目录完备性时，常选取最大频度微震事件所对应的震级作为完备性阈值Mc。与地震学中有区别的是，隧道开挖过程中产生的不同能量微震事件近似服从正态分布，较小能量和较大能量的微震事件均相对较少。若采用地震学中的微震目录分析标准时，将导致大多数微震事件不能用于岩爆预警。因此，建立用于深埋隧道岩爆预警微震事件筛选的微震目录完备性分析方法具有重要的意义。

目前，国内外用于岩爆预警的微震事件筛选时，大多采用技术人员的经验进行确立，具有一定的主观性。仅在煤矿方面，中国发明专利“一种冲击矿压的微震多维信息综合时序预警方法”，提出以Gurtenberg-Richter幂率曲线的高能量端和低能量端偏离幂率的拐点分布作为能量的上下限分界线，以此对用于冲击矿压预警的微震事件进行筛选。但对同一工程不同等级的岩爆，缺乏统一、固定的筛选下限阈值，此外，对于传感器随掌子面动态移动的线性深埋隧道工程领域，该方法的使用可能具有一定限制性。但除此之外，目前国外深埋硬岩隧道工程建设中尚未建立合理、有效的用于岩爆预警微震事件筛选的微震目录完备性分析方法，国内也未见有相关文献报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种用于深埋隧道岩爆预警微震事件筛选的方法，以提高岩爆预警(特别是低等级岩爆预警)的准确性，确保隧道施工安全和进度。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种用于深埋隧道岩爆预警微震事件筛选的方法，包括以下步骤：

步骤1、在深埋隧道开挖过程中开展微震监测，获取隧道开挖过程中围岩破裂的微震信息；

步骤2、针对已发生的不同等级岩爆，分别选取具有前兆微震特征的岩爆案例，利用步骤1获取的围岩破裂的微震信息，收集各岩爆案例从孕育到发生所对应的微震监测信息；

所述岩爆等级为无岩爆、轻微岩爆、中等岩爆、强烈岩爆和极强岩爆；