(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211000796.1 (22)申请日 2022.08.19 (71)申请人 贵州路桥 集团有限公司 地址 550018 贵州省贵阳市乌当区高新路 156号 申请人 贵州省公路开发有限责任公司 (72)发明人 靳俊奇　袁泉　方永桥　马白虎　 李书琴　周旋　罗勋　徐志学　 雷宗勇　罗亨俊　徐小明　陈名洋　 王国丰　贺超楠　游冬　吴先红　 廉旭招　李围　欧旭　杨林　 冯俊淋　胡国刚　吴冬英　冉斌　 周长英　 (74)专利代理 机构 长沙七源专利代理事务所 (普通合伙) 43214 专利代理师 邹琦　张勇(51)Int.Cl. E21F 17/18(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种用于向斜富水带隧道的涌水突泥预警 方法及装置 (57)摘要 本发明提出了一种用于向斜富水带隧道的 涌水突泥预警方法及装置， 所述方法包括掌子面 变形量量测、 隧道洞周位移量测、 掌子面红外辐 射场值量测、 围岩的预警值量测以及涌水突泥预 警分析； 所述方法从红外探水仪和隧道开挖后的 变形与位移监测出发， 进而分析上述量测的数 据， 对向斜岩溶富水带隔水层条件 下隧道施工诱 发的涌水突泥进行预警， 所述方法工序简单、 操 作方便快速、 预警结果准确性高。 所述装置包括 数据量测设备、 数据采集器和数据处理中心； 所 述装置的优点是， 获取数据可靠， 且测试过程便 捷， 数据量测设备简单 实用， 不受环境影 响， 提高 了本发明方法对隧道的涌水突泥超前预警结果 的准确性。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115306481 A 2022.11.08 CN 115306481 A 1.一种用于向斜 富水带隧道的涌水突泥预警方法， 其特 征在于， 包括： 掌子面变形量 量测： 在隧道掌子面处设置多个位移探测点， 用于量测掌子面变形量； 隧道洞周位移量测： 在隧道初期支护完成后， 沿着隧道洞周设置多个位移探测点， 用于 量测隧道洞周位移； 掌子面红外辐射场值量测： 在隧道掌子面处设置多个红外探测点， 用于量测掌子面红 外辐射场值； 围岩的预警值量测： 在拱顶和两侧拱腰处设置初始探测点， 在初始探测点处沿着隧道 壁垂直深度方向等距依次设置黄色预警值探测点、 橙色预警值探测点以及红色预警值探测 点， 基于隧道内不同的围岩等级划分探测范围， 分别量测黄色预警值探测点、 橙色预警值探 测点、 红色预警值探测点的围岩变形进入塑性形变时对应初始探测点的平均位移量， 即为 黄色预警值、 橙色预警值以及红色预警值， 所述黄 色预警值、 橙色预警值以及红色预警值组 成围岩的预警值； 涌水突泥预警分析： 基于掌子面变形量、 隧道洞周位移、 掌子面红外辐射场 值以及围岩 的预警值进行涌水突泥预警分析； 当掌子面变形量和隧道洞周位移中任意一个值的量值大 于该段围岩的黄 色预警值并小于围岩的橙色预警值， 且任一测点的红外辐射场差值大于10 μW/cm2时， 则给出涌水突泥黄色预警； 当掌子面变形量和隧道洞周位移中任意一个值的量 值大于该段围岩的橙色预警值并小于围岩的红色预警值， 且任一测点的红外辐射场差值大 于10μW/cm2时， 则给出涌水突泥橙色预警； 当掌子面变形量和隧道洞周位移中任意一个值 的量值大于该段围岩的红色预警值， 且任一测点的红外辐射场差值大于10μW/cm2时， 则给 出涌水突泥红色预警； 所述涌水突泥红色预警的隧道涌水突泥概率大于涌水突泥橙色预 警， 所述涌水突泥橙色预警的隧道涌水突泥概 率大于涌水突泥黄色预警。 2.根据权利要求1所述的涌水突泥预警方法， 其特征在于， 在掌子面变形量量测中， 围 绕隧道掌子面中心处设置9个位移探测 点， 相邻的位移探测点水平间距为最大开挖跨度的 四分之一， 竖向间距为 最大开挖高度的四分之一。 3.根据权利要求1所述的涌水突泥预警方法， 其特征在于， 在隧道洞周位移量测中， 沿 着隧道洞周设置12个位移探测点， 相邻的位移探测点之间等距设置， 其中之一的位移探测 点设置在拱顶。 4.根据权利要求1 ‑3任意一项所述的涌水突泥预警方法， 其特征在于， 在 掌子面变形量 量测以及隧道洞周位移 量测中， 数据量测的频率为两个小时一次； 当进入黄 色预警后， 数据 量测的频率 为一个小时一次； 当进入橙色预警后， 数据量测的频率 为半小时一次。 5.根据权利要求1所述的涌水突泥预警方法， 其特征在于， 在 掌子面红外辐射场 值量测 中， 围绕隧道掌子面中心处设置5个红外探测点， 隧道掌子面的中心设置一个红外探测点， 边缘均匀设置四个红外 探测点。 6.根据权利要求1所述的涌水突泥预警方法， 其特征在于， 在 围岩的预警值量测中， 所 述黄色预警值探测点、 橙色预警值探测点以及红色预警值探测点之间的间距为1m。 7.一种用于向斜富水带隧道的涌水突泥预警装置， 其特征在于， 所述装置包括数据量 测设备、 数据采集器和数据处理中心； 所述数据量测设备连接数据采集器， 所述数据采集器 连接数据处 理中心； 所述装置执 行权利要求1 ‑6任意一项所述的涌水突泥预警方法； 所述数据量测设备包括用于量测掌子面变形量的第 一位移探测组件、 用于量测掌子面权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115306481 A 2红外辐射场值的红外 探水仪以及用于量测洞周位移的第二 位移探测组件； 所述数据采集器用于 接收来自数据量测设备的数据， 并传输数据到数据处 理中心； 所述数据处理中心用于存储并处理数据， 并且得到 隧道涌水突泥预警结果， 所述隧道 涌水突泥预警结果包括涌水突泥黄色预警、 涌水突泥橙色预警以及涌水突泥红色预警。 8.根据权利要求7所述的涌水突泥预警装置， 其特征在于， 所述第 一位移探测组件包括 反射片和全站仪， 所述反射片设置在位移探测 点处， 所述全站仪用于读取反射片的位置进 而得到掌子面变形量或者隧道洞周位移。 9.根据权利要求7所述的涌水突泥预警装置， 其特征在于， 所述第 二位移探测组件包括 多点位移计和 位移传感器， 所述多点位移计埋入隧道岩层中， 沿着多点位移计在初始探测 点、 黄色预警值探测点、 橙色预警值探测点以及红色预警值探测点处设置位移传感器。 10.根据权利要求7所述的涌水突泥预警装置， 其特征在于， 所述装置还包括涌水突泥 预警指示灯， 所述涌 水突泥预警指示灯包括红色预警指示灯、 橙色预警指示灯和黄色预警 指示灯； 当数据处理中心输出涌水突泥黄 色预警的时候， 黄色预警指示灯启动； 当数据处理 中心输出涌 水突泥橙色预警的时候， 橙色预警指示灯启动； 当数据 处理中心输出涌 水突泥 红色预警的时候， 红色预警指示灯启动。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115306481 A 3