本發(fā)明涉及隧道巖爆災害預測，具體為一種深埋隧道巖爆災害等級預測方法。

背景技術(shù)：

1、在深埋隧道工程中，巖爆現(xiàn)象是一種極具危險性的地質(zhì)災害，往往對施工安全和工程進度造成嚴重影響?，F(xiàn)有的巖爆風險預測方法大多基于單一因素的靜態(tài)分析，忽略了應力、溫度、濕度等多種環(huán)境因素的動態(tài)變化及其相互作用，導致預測精度較低，風險預警效果不理想。而傳統(tǒng)的風險評估方法往往依賴經(jīng)驗判斷，缺乏科學依據(jù)和系統(tǒng)性，難以對不同區(qū)域的巖爆風險進行準確評估和分級。因此，迫切需要一種能夠綜合多因素、動態(tài)調(diào)整且具備高精度風險評估能力的巖爆預測與風險評估方法，以提高深埋隧道施工的安全性和效率。

2、在所述背景技術(shù)部分公開的上述信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種深埋隧道巖爆災害等級預測方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種深埋隧道巖爆災害等級預測方法，具體步驟包括：

4、s1：分別采集若干組巖爆發(fā)生區(qū)域的歷史環(huán)境數(shù)據(jù)，和監(jiān)測區(qū)域的實時環(huán)境數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)據(jù)分析模型，并首先將歷史環(huán)境數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)分析模型的輸入數(shù)據(jù)；

5、s2：數(shù)據(jù)分析模型對輸入數(shù)據(jù)進行預處理，再對預處理后的輸入數(shù)據(jù)進行區(qū)間劃分，生成輸入數(shù)據(jù)的概率分布圖，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)中各項數(shù)據(jù)的區(qū)間分布情況，生成若干組區(qū)間組合，計算每組區(qū)間組合的組合概率，生成組合概率分布圖,并統(tǒng)計在每種區(qū)間組合下的巖爆發(fā)生次數(shù)，計算出不同區(qū)間組合下的巖爆概率；

6、s3：將監(jiān)測區(qū)域的實時環(huán)境數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)分析模型的輸入數(shù)據(jù)，重復步驟s2，生成對應的區(qū)間組合和概率分布圖，再根據(jù)區(qū)間組合的組合概率和巖爆概率共同生成風險系數(shù)，并根據(jù)風險系數(shù)來進行風險預測。

7、優(yōu)選的，所述歷史環(huán)境數(shù)據(jù)包括歷史應力數(shù)據(jù)、歷史溫度數(shù)據(jù)、歷史濕度數(shù)據(jù)；實時環(huán)境數(shù)據(jù)包括實時應力數(shù)據(jù)、實時溫度數(shù)據(jù)、實時濕度數(shù)據(jù)；

8、將歷史應力數(shù)據(jù)、歷史溫度數(shù)據(jù)、歷史濕度數(shù)據(jù)分別標定為其中上標i表示巖爆發(fā)生區(qū)域的區(qū)域編號，i＝1,2,3,…,m，下標j表示數(shù)據(jù)在采樣時的采樣編號，j＝1,2,3,…,n，再將實時應力數(shù)據(jù)、實時溫度數(shù)據(jù)、實時濕度數(shù)據(jù)分別標定為fsj、tsj、hsj。

9、優(yōu)選的，所述輸入數(shù)據(jù)進行預處理的方法包括：對清洗完成后的輸入數(shù)據(jù)進行歸一化處理，并對歸一化處理后的輸入數(shù)據(jù)進行剔除異常值處理，最后再進行補充缺失值處理。

10、優(yōu)選的，輸入數(shù)據(jù)預處理完成后，將輸入數(shù)據(jù)的整體區(qū)間a擴大后均分為k個子區(qū)間ak，每個子區(qū)間的長度標定為d，計算方法為：

11、

12、將整體區(qū)間a擴大后，a＝[0,1]，ak＝[(k-1)d,kd]，其中下標k表示子區(qū)間的區(qū)間編號，k＝1,2,3,…,k，式中分別表示預處理后輸入數(shù)據(jù)的最大值和最小值，

13、統(tǒng)計每個子區(qū)間內(nèi)包含的輸入數(shù)據(jù)的個數(shù)ak，并根據(jù)子區(qū)間內(nèi)包含的輸入數(shù)據(jù)的個數(shù)和輸入數(shù)據(jù)的總數(shù)，計算輸入數(shù)據(jù)在不同子區(qū)間上的分布概率pk，計算方法為：

14、

15、再根據(jù)輸入數(shù)據(jù)在不同子區(qū)間上的分布概率生成概率分布圖。

16、優(yōu)選的，將歷史應力數(shù)據(jù)、歷史溫度數(shù)據(jù)、歷史濕度數(shù)據(jù)分別作為輸入數(shù)據(jù)，生成對應的子區(qū)間并計算分布概率再對三種子區(qū)間進行排列組合生成區(qū)間組合bq，式中下標q表示區(qū)間組合的編號，q＝1,2,3,…,k3；

17、每個區(qū)間組合的組合概率pzq的計算方式為：

18、

19、最后計算巖爆概率pbq，計算方式為：

20、

21、巖爆概率pbq取值方法為：

22、

23、式中bq表示每種區(qū)間組合下的巖爆發(fā)生次數(shù)。

24、優(yōu)選的，將監(jiān)測區(qū)域的實時應力數(shù)據(jù)、實時溫度數(shù)據(jù)、實時濕度數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，生成對應的子區(qū)間ak(fsj)、ak(tsj)、ak(hsj)和對應的分布概率pk(fsj)、pk(tsj)、pk(hsj)；

25、再根據(jù)監(jiān)測區(qū)域的子區(qū)間生成對應的區(qū)間組合bq′，相應組合概率pzq′的計算方式為：

26、pzq′＝pk(fsj)·pk(tsj)·pk(hsj)

27、根據(jù)監(jiān)測區(qū)域每個區(qū)間組合的組合概率，再根據(jù)組合概率和巖爆概率共同生成風險系數(shù)計算方式為：

28、

29、最后將風險系數(shù)與預設(shè)的風險閾值進行比對，得到對應的風險等級，其中

30、優(yōu)選的，當時，認為監(jiān)測區(qū)域處于低風險狀態(tài)；

31、當時，認為監(jiān)測區(qū)域處于中風險狀態(tài)；

32、當時，認為監(jiān)測區(qū)域處于高風險狀態(tài)。

33、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

34、本發(fā)明通過將輸入數(shù)據(jù)均分為子區(qū)間，統(tǒng)計并計算不同子區(qū)間的分布概率，再利用區(qū)間組合及其概率進一步計算巖爆概率，并最終生成風險系數(shù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方法不僅綜合考慮了應力、溫度、濕度等多種環(huán)境因素的共同作用，還通過動態(tài)調(diào)整參考性，量化監(jiān)測區(qū)域與巖爆發(fā)生區(qū)域的環(huán)境差異，顯著提高了風險評估的準確性和實用性。通過明確的風險等級劃分，便于管理人員及時采取相應的防控措施，優(yōu)化決策流程。此外，靈活的適應性和科學的動態(tài)調(diào)整機制，使得該方法能夠有效應對不同監(jiān)測區(qū)域的環(huán)境變化，大大增強了巖爆風險預測的可靠性和效率。綜上所述，本方案為深埋隧道工程中的巖爆風險管理提供了一種科學、系統(tǒng)且高效的解決方案，提高了整體施工過程的安全性和風險管理水平。

技術(shù)特征：

1.一種深埋隧道巖爆災害等級預測方法，其特征在于，具體步驟包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深埋隧道巖爆災害等級預測方法，其特征在于：所述歷史環(huán)境數(shù)據(jù)包括歷史應力數(shù)據(jù)、歷史溫度數(shù)據(jù)、歷史濕度數(shù)據(jù)；實時環(huán)境數(shù)據(jù)包括實時應力數(shù)據(jù)、實時溫度數(shù)據(jù)、實時濕度數(shù)據(jù)；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種深埋隧道巖爆災害等級預測方法，其特征在于：所述輸入數(shù)據(jù)進行預處理的方法包括：對清洗完成后的輸入數(shù)據(jù)進行歸一化處理，并對歸一化處理后的輸入數(shù)據(jù)進行剔除異常值處理，最后再進行補充缺失值處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種深埋隧道巖爆災害等級預測方法，其特征在于：輸入數(shù)據(jù)預處理完成后，將輸入數(shù)據(jù)的整體區(qū)間a擴大后均分為k個子區(qū)間ak，每個子區(qū)間的長度標定為d，計算方法為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種深埋隧道巖爆災害等級預測方法，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種深埋隧道巖爆災害等級預測方法，其特征在于：將監(jiān)測區(qū)域的實時應力數(shù)據(jù)、實時溫度數(shù)據(jù)、實時濕度數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，生成對應的子區(qū)間ak(fsj)、ak(tsj)、ak(hsj)和對應的分布概率pk(fsj)、pk(tsj)、pk(hsj)，再根據(jù)監(jiān)測區(qū)域的子區(qū)間生成對應的區(qū)間組合bq′；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種深埋隧道巖爆災害等級預測方法，其特征在于：當時，認為監(jiān)測區(qū)域處于低風險狀態(tài)；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種深埋隧道巖爆災害等級預測方法，涉及隧道巖爆災害預測技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明通過將輸入數(shù)據(jù)均分為子區(qū)間，統(tǒng)計并計算不同子區(qū)間的分布概率，再利用區(qū)間組合及其概率進一步計算巖爆概率來生成風險系數(shù)。這種方法不僅綜合考慮了多種環(huán)境因素的共同作用，還通過動態(tài)調(diào)整參考性，量化監(jiān)測區(qū)域與巖爆發(fā)生區(qū)域的環(huán)境差異，顯著提高了風險評估的準確性和實用性。便于管理人員及時采取相應的防控措施，優(yōu)化決策流程。此外，靈活的適應性和科學的動態(tài)調(diào)整機制，使得該方法能夠有效應對不同監(jiān)測區(qū)域的環(huán)境變化，大大增強了巖爆風險預測的可靠性和效率，提高了整體施工過程的安全性和風險管理水平。

技術(shù)研發(fā)人員：許紅彬,向亮,靳寶成,李峰,郭川睿,李林超,周銳,張鵬,許宇,張君臣,湯天笑,李惟簡
受保護的技術(shù)使用者：深圳大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23