[发明专利]一种隧道实时监测和分级预警方法及其系统

说明书

本发明公开了一种隧道实时监测和分级预警方法，包括：步骤一、监测隧道同一断面的初支结构上多个测点的状态得到隧道的初支变形数据；步骤二、对测点的实时初支变形数据的有效性进行判断，对异常的初支变形数据进行删除并分析异常原因；步骤三、根据过滤后的初支变形数据计算预警数据，根据预设的预警阈值判断并删除异常的预警数据；步骤四、通过比较预警数据与预警阈值，对不同监测断面上的多个测点进行分级预警。本发明通过横向对比判断初支变形数据和预警数据是否存在异常，经过两次筛选对存在异常的数据进行了有效的排除，防止外界环境干扰或变化影响监测数据的准确性，提高了分级预警的准确性和预警精度，降低了隧道施工的安全风险。

技术领域

本发明涉及隧道工程监测领域。更具体地说，本发明涉及一种隧道实时监测和分级预警方法及其系统。

背景技术

近年来我国交通事业发展迅速，出现大量地质复杂的、高难度山岭隧道工程及城市地铁工程。在隧道开挖中围岩的稳定性是施工安全的根本保障，变形监测是隧道工程必不可少的环节，是保证隧道工程安全的重要手段。传统的初支变形监测主要通过人工监测的方式实现，需耗费大量的人力、物力，占用大量的施工时间，且不能及时、快速、连续、准确地反映隧道结构变形的情况。目前已有将全站仪运用在隧道变形监测中的技术方案，可以实现自动化远程数据采集，但是由于隧道爆破、喷射混凝土、台车遮挡、工序干扰等原因，常会存在隧道内不通视、配套测量棱镜扰动等情况，导致全站仪采集到的变形数据异常，存在误报、漏报隧道初支大变形险情的风险，对施工安全有较大的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种隧道实时监测和分级预警方法及其系统，在同一监测断面上布置多个测点并使用数据采集系统监测隧道的初支变形情况，使用数据处理系统对存在异常的初支变形数据和预警数据进行识别并自动删除后，通过分级预警系统进行分级预警，有效减小了隧道环境或施工设备对初支变形数据测量的干扰，提高了监测结果和预警的准确性，保证了施工安全。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种隧道实时监测和分级预警方法，包括以下步骤：

步骤一、沿隧道的长度方向在隧道的初支结构上间隔设置多个监测断面，在任一监测断面上沿其周向设置多个测点，通过监测所述多个测点的状态得到所述隧道的初支变形数据；

步骤二、根据同一监测断面上同一测点的实时初支变形数据和历史初支变形数据，以及同一监测断面上该测点与其他测点的实时初支变形数据，判断该测点的实时初支变形数据是否异常及异常原因，并对异常的实时初支变形数据进行删除，得到过滤后的初支变形数据；

步骤三、根据过滤后的初支变形数据计算同一监测断面上不同测点的初支变形量和沉降速率，判断所述初支变形量和沉降速率是否大于对应测点的预警阈值的70％，若大于，则将该初支变形数据、初支变形量和沉降速率作为该测点的预警数据，并将该测点的预警数据与同一监测断面上其他测点的预警数据进行比较，判断该测点的预警数据是否存在异常及异常原因，并对异常的预警数据进行删除，得到过滤后的预警数据；

步骤四、根据所述过滤后的预警数据大于所述预警阈值的70％的程度，对不同监测断面上的所述多个测点进行分级预警；同时，获取所述过滤后的预警数据及异常预警数据、异常实时初支变形数据的异常原因，并展示在施工现场的监视界面上。

优选的是，所述隧道实时监测和分级预警方法，在步骤二中，判断该测点的实时初支变形数据是否异常及异常原因的方法为：

若采集到的实时初支变形数据为默认初始值，则判定该测点的实时初支变形数据为异常实时初支变形数据；

若采集到同一监测断面上全部测点的实时初支变形数据均为默认初始值，则判定为存在喷混施工遮挡导致的异常；

若采集到的实时初支变形数据为默认初始值，但能够读取该测点的历史初支变形数据，则判定为施工机械遮挡导致的异常；