[发明专利]一种基于微震信息的TBM隧道围岩等级判定方法

说明书

本发明提供一种基于微震信息的TBM隧道围岩等级判定方法，包括以下步骤：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；收集不同围岩等级案例中的TBM掘进参数上升段的微震信息；对微震信息进行聚类分析，剔除异常样本；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；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，建立基于微震信息的围岩等级概率判定方法；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，获得判定结果。本发明避免了TBM操作司机的经验不同对TBM参数的影响，实现了围岩等级的判定，为TBM主司机调整掘进方案与参数提供依据。

技术领域

本发明涉及隧道围岩等级判定领域，尤其涉及一种基于微震信息的TBM隧道围岩等级判定方法。

背景技术

隧道掘进机(TBM)具有速度快、成型好、污染小等特点，在我国应用范围越来越广。围岩等级是影响TBM施工速度、安全性及刀盘磨损等的主要因素，如围岩条件变差，需要及时调整掘进方案与参数，否则会引起卡机、坍塌等重大事故。围岩变完整，不适宜的掘进方案同样会导致刀盘过度磨损或掘进效率低，所以准确判定围岩等级对提高TBM施工效率、保证施工安全及降低刀盘磨损有重要意义。

目前有TBM隧道围岩等级判定方法，发明“适用于TBM掘进隧道围岩等级实时判别方法及系统”，专利号202010010148.9；“一种基于岩机敏感参量判识和改进FMC模型隧道围岩等级的分类方法”，专利号202110957595.X。上述发明依托TBM掘进数据，对隧道围岩等级进行了分类。但由于TBM掘进参数与TBM主司机经验控制密切相关，不同的操作人员得到的TBM参数有所差异，依托TBM掘进参数的隧道围岩等级判定方法存在不足。

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，提供一种基于微震信息的TBM隧道围岩等级判定方法，用于判定TBM隧道掌子面围岩等级，为TBM操作司机选择合理的掘进方案和参数提供参考。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于微震信息的TBM隧道围岩等级判定方法，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，通过步骤1的微震监测，收集不同围岩等级案例中在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。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的一种基于微震信息的TBM隧道围岩等级判定方法。依据TBM启动时挤压掌子面围岩导致破裂的微震信息，给出掌子面位置不同围岩等级的判定概率，避免了TBM操作司机的经验不同对TBM参数的影响，实现了围岩等级的判定，为TBM主司机调整掘进方案与参数提供依据。

附图说明