[发明专利]非接触式隧道工程施工岩爆实时预报方法

权利要求书

1.一种非接触式隧道工程施工岩爆实时预报方法，其特征在于：包括以下步骤

一、收集现有隧道开挖过程中传统微震监测和地勘资料，确定不同类型围岩发生岩爆频率较高的位置，建立参考数据库；

二、利用超前地质钻孔获取待掘进区域的岩芯，在实验室中进行三轴试验，确定岩爆前兆时岩芯温度快速上升阶段温度变化规律；同时检测记录岩爆前夕岩芯温度上升时形变变化，将上述两个变化量输入数据库作为参考量，以步骤一中建立的参考数据库为基础，完善并形成“围岩力学参数-岩爆临界形变-岩爆临界温度”数据库；

三、在隧道开挖过程中，在防护台车上加装多个用于监测围岩形变的激光传感器和用于监测围岩温度变化的红外温度传感器，并安装有用于报警的声光报警系统，所有红外温度传感器的监测区域将可能发生岩爆的区域全面覆盖，激光传感器能够针对可能发生岩爆的区域的每一点进行监测；

四、隧道开挖过程中，防护台车随着开挖一同移动，同时红外温度传感器对可能发生岩爆区域进行监测，发现某区域温度变化异常并与数据库中参考量接近时，激光传感器转向这一区域并对这一区域的形变进行监测，检测结果实时与数据库中的参照量进行比对，利用红外温度传感器和激光传感器自带的简易微机快速处理比较提前内置的数据库中岩爆变形或岩爆升温阈值信息，当红外温度传感器与激光传感器二者中任一检测到的数据与数据库中的参考数据匹配时，声光报警系统会进行报警，警示工作人员。

2.根据权利要求1所述的非接触式隧道工程施工岩爆实时预报方法，其特征在于：步骤二中，利用超前地质钻孔获取岩芯后对岩芯测温，并在等温环境条件下进行三轴试验。

3.根据权利要求2所述的非接触式隧道工程施工岩爆实时预报方法，其特征在于：所述步骤二中，获取岩芯后将岩芯等分为多份样本，并分别在不同环境温度下赋予岩芯不同的基础温度进行三轴试验，获取同类型岩芯在不同基础温度下发生岩爆前夕的温度变化速率与形变速率之间的关联关系，即发现岩芯在何种温度变化加速度下会产生较高的形变加速度并形成岩爆，将此种关联关系作为“围岩力学参数-岩爆临界形变-岩爆临界温度”数据库中判定岩爆发生可能性的依据。

4.根据权利要求1所述的非接触式隧道工程施工岩爆实时预报方法，其特征在于：步骤四中，防护台车行进过程中激光传感器不工作，红外温度传感器对行进前方围岩温度变化进行感知。

5.根据权利要求1所述的非接触式隧道工程施工岩爆实时预报方法，其特征在于：将步骤二中同类型围岩中选择的数据根据岩爆强烈程度分类，包括无岩爆、轻微岩爆、中度岩爆和强烈岩爆，步骤四中的声光报警系统会根据不同类别的岩爆发出不同的警示信号。

6.根据权利要求1所述的非接触式隧道工程施工岩爆实时预报方法，其特征在于：将步骤二中同类型围岩的同阶段的不同温度变化量或形变量数据整合，取最大值和最小值作为最终参考量。

7.根据权利要求1所述的非接触式隧道工程施工岩爆实时预报方法，其特征在于：步骤一中的数据作为次级参考量，隧道开挖过程中利用传统微震监测或者地勘资料给出的大概位置布置仪器，利用红外温度传感器搜索局部高温区域将岩爆发生的范围进行缩小，利用激光传感器进一步锁定位移增大较快的区域。

8.根据权利要求1所述的非接触式隧道工程施工岩爆实时预报方法，其特征在于：通过数学函数将防护台车移动过程中激光传感器和红外温度传感器采集到的信号进行过滤，剔除形变曲线中峰值和变化量明显超出现有数据库中参考数值的数据。

9.根据权利要求7所述的非接触式隧道工程施工岩爆实时预报方法，其特征在于：在步骤二中增加台车正常移动情况时，红外温度传感器和激光传感器接收到的信号，多次、并在不同工况下进行试验后，将实验数据存入数据库内作为信号过滤时的参考量。