隧道典型地质灾害预测及预警方法研究

摘要

在隧道施工过程中,涌水、突泥、塌方等地质灾害是影响隧道施工安全和成本的重要因素。如果能在地质灾害发生前,提前预测剑灾害发生的位置及规模,然后采取相应的处理,将会极大地降低施工风险和节约施工成本。“隧道地质灾害预测及预警技术”作为一个综合性的概念在最近几年才出现,对它的研究工作也刚开始。预警的涵义及分级,预警的方法都还处在探讨之中。隧道地质灾害预测及预警技术总体来说分为两个部分,首先是隧道开挖前的不良地质体的超前地质预报部分,其次是开挖过程中的围岩位移的稳定性预测部分。
　　 在隧道开挖前,必须准确探明破碎带、溶洞、富水岩层等不良地质体的位置、规模和产状。针对不良地质体的预报,目前普遍采用地质分析和物探方法相结合综合超前地质预报。然而综合预报涉及到的方法技术很多,这些方法的原理、工作方式、解释应用的参数都不相同,有些技术还不够成熟、准确。本文将模糊综合评判法应用到综合超前地质预报工作中,赋予各种预报方法不同的权重,可以解决各预报方法所得结果互相矛盾,难以取舍的问题。可以在一定程度上提高预报结果的准确性。该方法的核心就是确定各种方法的权重,文中利用的是专家调查问卷的形式,收集多位专家的意见,综合分析确定了一个较为合理的权重。
　　 隧道开挖过程中的主要地质灾害就是围岩和支护措施位移过大,引起隧道大变形或者塌方。本文用监控量测手段监测围岩位移的发展情况,用灰色预测模型,进行围岩位移的预测。利用灰色GM(1,1)优化新陈代谢模型,进行三天的短期预测。根据预测结果和实际位移值综合预测隧道稳定性。对实测数据进行了回归分析,预测了围岩位移的最终稳定值和稳定时间。
　　 本文在前人研究工作的基础上,建立了富水带、破碎带、溶洞、断层、大变形(塌方)的预警指标,根据警情发生的规模和可能性将预警级别分为了三级。利用matlab软件编写了隧道典型地质灾害的预测及预警软件系统,实现了对数据处理分析的快速化和自动化。