[发明专利]一种基于微震信息的TBM隧道围岩等级判定方法

权利要求书

1.一种基于微震信息的TBM隧道围岩等级判定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在TBM隧道掌子面后方布置多排微震传感器，实现连续的实时微震监测；

步骤2：根据已开挖的不同围岩等级洞段，任意选取多个不同围岩等级案例，通过所述步骤1的微震监测，收集不同围岩等级案例中TBM掘进参数上升段的微震信息；

步骤3：分别对同一围岩等级分析案例样本的微震信息进行聚类分析，剔除异常样本；

步骤4：根据不同围岩等级的微震信息特征，建立对应所述不同围岩等级的，与每种微震参数间的函数关系；

步骤5：通过全局优化粒子群算法搜索围岩等级相关的微震事件数累积值和微震释放能累积值的权重系数w₁与w₂，建立基于微震信息的围岩等级概率判定方法；

步骤6：实际工况下，将微震信息带入基于微震信息的围岩等级概率判定方法，即可获得不同围岩等级的判定概率，概率最大的围岩等级即为掌子面位置围岩等级判定结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于微震信息的TBM隧道围岩等级判定方法，其特征在于，所述TBM掘进参数上升段的微震信息是TBM启动时，刀盘靠近挤压掌子面导致掌子面围岩破裂的微震信息。

3.根据权利要求1或2任意一项所述的一种基于微震信息的TBM隧道围岩等级判定方法，其特征在于，所述微震信息包括：微震事件数和微震释放能；计算每一个案例的微震事件数累积值和微震释放能累积值。

4.根据权利要求1所述的一种基于微震信息的TBM隧道围岩等级判定方法，其特征在于，所述步骤4中根据不同围岩等级的微震信息特征，建立对应所述不同围岩等级的，与每种微震参数间的函数关系；具体地包括以下步骤：

S41：计算不同围岩等级案例样本中，每种微震信息的平均值，则微震信息的平均值为微震特征值，记作N_ij；其中，i表示不同围岩等级，i＝1、2、3、4；且1、2、3、4分别代表I类围岩、II类围岩、III类围岩、IV类围岩；j表示不同的微震信息，j＝1、2；且1、2分别表示微震事件数累积值和微震释放能累积值；

S42：通过三角模糊数，建立每类围岩等级与不同微震参数的概率函数关系；

当判定为I类围岩时，

当判定为II、III类围岩时，

当判定为IV类围岩时

其中，n表示应用时某一项微震参数的数值，P_ij表示采用j微震信息所确定的围岩等级是i等级的概率。

5.根据权利要求1所述的一种基于微震信息的TBM隧道围岩等级判定方法，其特征在于，所述粒子群算法的惯性权重为0.6，学习因子c₁＝c₂＝2，群体规模8000，飞行次数800次。

6.根据权利要求1所述的一种基于微震信息的TBM隧道围岩等级判定方法，其特征在于，所述基于微震信息的围岩等级概率判定公式为：

P_i＝w₁P_i1+w₂P_i2 (4)；

其中，P_i1和P_i2分别表示采用微震事件数累积值和微震释放能累积值所确定的围岩等级是i等级的概率。

7.根据权利要求1所述的一种基于微震信息的TBM隧道围岩等级判定方法，其特征在于，所述微震传感器设置在所述TBM的护盾后方30m范围内，并随着所述TBM的掘进及时循环前移，保证能接受到TBM施工期间的所有微震信息。