[发明专利]一种水害风险低场核磁共振立体监测方法

说明书

本发明公开了一种水害风险低场核磁共振立体监测方法，适用于城市地下空间或隧道施工过程中突水、突泥等水害预警及隧道开通后运行中位移沉降及可见风险的全生命周期三维立体监测与预警。施工阶段首先在地下空间或隧道施工掌子面钻取不同角度的钻孔并获得岩心，得到围岩的岩性并判断前方有无构造带；向钻孔内送入低场核磁共振微缩传感器进行测量，利用获得的核磁水信号及围岩岩性，构建诱发水害的预警阈值和安全评估准则。地下空间或隧道施工完成后，布置四周钻孔并预埋低场核磁共振微缩传感器，配合巡检摄像头及光纤应变传感器，利用5G信号对四周围岩内水的空间分布、位移沉降及可见风险进行实时监测，有效保障了隧道的安全运行。

技术领域

本发明涉及一种水害风险低场核磁共振立体监测方法，尤其适用于城市地下空间或隧道内突水、突泥的超前预警及隧道运行时潜在风险的实时监测与预警，属水害风险监测技术领域。

背景技术

随着我国城市化进程的加快，我国基础建设中城市地下空间或隧道开发日益剧增。而在城市地下空间或隧道的建设中，因开采掘进扰动作用，地下空间或隧道周围存在一定区域的塑性破坏，诱发大量多尺度孔裂隙结构的发育，而地层水的区域性赋存可能会因安全水柱过窄造成应力集中，在压力水和地应力的双重作用下发生安全水柱断裂，地层水会沿着断裂裂隙渗流运移，从而导致地下空间或隧道内突水突泥事故的发生，造成严重的人员伤亡和经济损失。目前，对于突水突泥事故的防治，如传统渗漏探测方法难以实现整体式覆盖监测，易产生因漏检而存在安全隐患；电法和磁法探测设备庞大，操作较为复杂，工作量较大；示踪法需要进行钻孔投放示踪剂或钻孔测温，某些地区钻孔难度较大；流场法只能找到渗漏点，无法测定渗漏体在防渗体内部的分布情况；分布式光纤温度传感法所使用的光纤对应力较为敏感，在实际铺设中存在较大困难。同时，这些方法大多是采用抽检式进行探测，对于探测瞬时突水事故的超前预警缺乏时效性。

另一方面，城市地下空间或隧道投入使用后，依然存在渗漏水病害，会造成隧道结构开裂、内部结构装修腐蚀，导致隧道内附属设备使用寿命变短、列车运行效率与安全性降低，严重时还会造成人员伤亡及财产损失。

因此，需要开发一种水害风险低场核磁共振立体监测方法，对城市地下空间或隧道施工过程中进行超前探水，并对城市地下空间或隧道投入使用过程中围岩内水的空间分布、位移沉降及其他可见风险进行实时监测，保障隧道的安全运行。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服现有技术所存在的不足之处，提供一种科学有效、探测精度高、操作简单的一种水害风险低场核磁共振立体监测方法。

技术方案：本发明的一种水害风险低场核磁共振立体监测方法，包括如下步骤：

a.在城市地下空间或隧道支护成型后，在钻机向掌子面施工前进方向不同角度施工超前的上向监测钻孔、横向监测钻孔和下向监测钻孔，为核磁监测提供通道，同时分别对各孔不同深度位置钻取岩心；

b.根据各钻孔内获得的不同深度的岩心测量围岩强度、类型、含水率、孔隙度并判断前方构造带分布如富水断层破碎带和岩溶发育带；

c.在上向监测钻孔、横向监测钻孔和下向监测钻孔内埋入装有低场核磁共振微缩传感器的无磁钢管，通过低场核磁共振微缩传感器在无磁钢管内前后滑动释放核磁信号磁场对各钻孔内每隔1米进行测量；

d.在城市地下空间或隧道施工的过程中，利用三个不同角度钻孔内的低场核磁共振微缩传感器分别对三个钻孔位置周围岩层基质内的水信号进行监测，若核磁信号急剧增大或呈梯度增大时进行预警，并对该监测钻孔区域空间，集中实施“疏水-注浆-监测”三位一体技术手段，实现钻孔区域施工中潜在水缘性灾害的有效防治；

e.城市地下空间或隧道施工完成后，利用钻机向城市地下空间或隧道内施工的缝隙钻进，间隔施工多组钻孔，每组钻孔为四个，上下左右分布，沿城市地下空间或隧道方向间隔均匀布置；