本發(fā)明屬于地鐵車站施工過程風(fēng)險實時預(yù)警，涉及到一種地鐵車站施工過程風(fēng)險實時可視化預(yù)警方法。

背景技術(shù)：

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，城市人口密度越來越大。為了緩解城市交通壓力，修建地鐵隧道成為解決城市交通問題的重要途徑。然而，地下水對地鐵隧道工程具有很大影響，修建地鐵隧道對地下水有著較高的要求。首先，隧道施工過程中會產(chǎn)生大量的地下水;其次，地下水位埋深較淺時會產(chǎn)生承壓水;最后，在特殊地質(zhì)條件下可能會產(chǎn)生突水、涌砂、涌泥等不良地質(zhì)現(xiàn)象。這些都是地下水對地鐵隧道工程產(chǎn)生影響的重要原因。

2、地鐵隧道建設(shè)的排水打破了原有的地下水平衡狀態(tài)，若不采取任何限排措施，地下水將持續(xù)通過地鐵隧道滲漏，造成地下水位下降、地表沉降、地表水枯竭和水質(zhì)惡化等一系列不良效應(yīng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種地鐵車站施工過程風(fēng)險實時可視化預(yù)警方法，用于解決據(jù)上述技術(shù)問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的及其他目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明一方面提供了一種地鐵車站施工過程風(fēng)險實時可視化預(yù)警方法，該方法包括如下步驟：

4、通過監(jiān)測儀器采集當(dāng)前地鐵隧道施工階段的水文監(jiān)測數(shù)據(jù)，并通過無線通信網(wǎng)絡(luò)將上述水文監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至地面控制中心；

5、地面控制中心利用分析技術(shù)對當(dāng)前地鐵隧道施工階段的水文監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，綜合分析當(dāng)前地鐵隧道施工階段的涌水事件發(fā)生的可能系數(shù)，并發(fā)送涌水分析預(yù)警信號；

6、在接收到涌水分析預(yù)警信號后，評估當(dāng)前地鐵隧道施工階段的涌水預(yù)警風(fēng)險等級，并進(jìn)行對應(yīng)處理；

7、同步預(yù)測地鐵隧道在未來時期的隧道預(yù)計涌水量，進(jìn)行及時預(yù)警處理操作，其中未來時期分為未來枯水期和未來降水期。

8、可選的，當(dāng)前地鐵隧道施工階段的水文監(jiān)測數(shù)據(jù)具體為各地鐵隧道施工區(qū)域的地下水位高度、土壤滲透值和地下水壓，m為各地鐵隧道施工區(qū)域的編號，m=1,2,...m。

9、可選的，分析當(dāng)前地鐵隧道施工階段的涌水事件發(fā)生的可能系數(shù)，具體分析過程為：

10、獲取地下水的單位重量，計算當(dāng)前地鐵隧道施工階段內(nèi)各地鐵隧道施工區(qū)域的漲水壓力；

11、根據(jù)推導(dǎo)公式，推導(dǎo)出當(dāng)前地鐵隧道施工階段內(nèi)各地鐵隧道施工區(qū)域的地下水流量，和分別為當(dāng)前地鐵隧道施工階段內(nèi)第m個地鐵隧道施工區(qū)域的隧道開挖截面積和水力梯度；

12、綜上所述，分析當(dāng)前地鐵隧道施工階段內(nèi)各地鐵隧道施工區(qū)域的第一涌水可能評估系數(shù)；和分別為當(dāng)前地鐵隧道施工階段內(nèi)第m個地鐵隧道施工區(qū)域的土壤粘聚力和土壤內(nèi)摩擦角。

13、可選的，分析當(dāng)前地鐵隧道施工階段的涌水事件發(fā)生的可能系數(shù)，具體分析過程還包括如下步驟：

14、獲取當(dāng)前地鐵隧道施工階段內(nèi)各地鐵隧道施工區(qū)域的最大允許水位高度、最大允許土壤滲透值以及最大允許水壓；

15、上述、和分別為當(dāng)前地鐵隧道施工階段內(nèi)第m個地鐵隧道施工區(qū)域的土壤上覆壓力、最大允許滲透流量和垂直有效應(yīng)力，sf為預(yù)設(shè)的安全系數(shù)，為地鐵隧道襯砌的允許應(yīng)力；

16、分析當(dāng)前地鐵隧道施工階段內(nèi)各地鐵隧道施工區(qū)域的第二涌水可能評估系數(shù)；

17、將當(dāng)前地鐵隧道施工階段內(nèi)各地鐵隧道施工區(qū)域的第一涌水可能評估系數(shù)以及第二涌水可能評估系數(shù)進(jìn)行求和，并與項數(shù)2作除，得到當(dāng)前地鐵隧道施工階段內(nèi)各地鐵隧道施工區(qū)域的綜合涌水可能評估系數(shù)；

18、若當(dāng)前地鐵隧道施工階段內(nèi)各地鐵隧道施工區(qū)域的綜合涌水可能評估系數(shù)均小于或等于設(shè)定的涌水可能評估閾值，則將當(dāng)前地鐵隧道施工階段的涌水事件發(fā)生的可能系數(shù)記為0；若存在有當(dāng)前地鐵隧道施工階段內(nèi)某地鐵隧道施工區(qū)域的綜合涌水可能評估系數(shù)大于設(shè)定的涌水可能評估閾值，則將當(dāng)前地鐵隧道施工階段的涌水事件發(fā)生的可能系數(shù)記為1，并發(fā)送涌水分析預(yù)警信號。

19、可選的，評估當(dāng)前地鐵隧道施工階段的涌水預(yù)警風(fēng)險等級，具體評估過程如下：

20、獲取地鐵隧道施工階段的涌水事件發(fā)生的可能系數(shù)為1的各地鐵隧道施工區(qū)域，將其簡記為各涌水區(qū)域，并進(jìn)行重新編號，依次編號為1,2,...d,...d;

21、計算各涌水區(qū)域?qū)?yīng)基坑底部的涌水量，分別為第d個涌水區(qū)域的土壤滲透值和地下水位高度，分別為第d個涌水區(qū)域的基坑底部面積、基坑底部的涌水路徑長度和基坑開挖深度；

22、計算各涌水區(qū)域?qū)?yīng)基坑側(cè)壁的涌水量，分別為第d個涌水區(qū)域的基坑側(cè)壁的滲流系數(shù)和基坑半徑，r為地下水補給系數(shù)；

23、綜合計算各涌水區(qū)域?qū)?yīng)基坑的預(yù)測總涌水量。

24、可選的，評估當(dāng)前地鐵隧道施工階段的涌水預(yù)警風(fēng)險等級，具體評估過程還包括：

25、定義各涌水區(qū)域的預(yù)測總涌水量對應(yīng)地鐵隧道施工影響系數(shù)，分別為第d個涌水區(qū)域的圍巖滲透系數(shù)、圍巖壓力和圍巖強度；分別表示地鐵隧道截止到當(dāng)前時間點的總施工隧道長度和總施工時長；分別表示預(yù)定義的施工方法影響系數(shù)、地質(zhì)條件影響系數(shù)和施工管理水平影響系數(shù)；

26、基于各涌水區(qū)域?qū)?yīng)基坑的預(yù)測總涌水量以及各涌水區(qū)域的預(yù)測總涌水量對應(yīng)地鐵隧道施工影響系數(shù)，綜合計算當(dāng)前地鐵隧道施工階段的涌水預(yù)警風(fēng)險評估系數(shù)，yz為預(yù)設(shè)安全閾值，用于標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)險等級，為第d個涌水區(qū)域的計算權(quán)重系數(shù)；

27、若當(dāng)前地鐵隧道施工階段的涌水預(yù)警風(fēng)險評估系數(shù)小于或等于低風(fēng)險預(yù)設(shè)值，則將當(dāng)前地鐵隧道施工階段的涌水預(yù)警風(fēng)險等級記為低風(fēng)險；若當(dāng)前地鐵隧道施工階段的涌水預(yù)警風(fēng)險評估系數(shù)大于低風(fēng)險預(yù)設(shè)值且涌水預(yù)警風(fēng)險評估系數(shù)小于或等于中等風(fēng)險預(yù)設(shè)值，則將當(dāng)前地鐵隧道施工階段的涌水預(yù)警風(fēng)險等級記為中等風(fēng)險；若當(dāng)前地鐵隧道施工階段的涌水預(yù)警風(fēng)險評估系數(shù)大于中等風(fēng)險預(yù)設(shè)值且涌水預(yù)警風(fēng)險評估系數(shù)小于或等于高風(fēng)險預(yù)設(shè)值，則將當(dāng)前地鐵隧道施工階段的涌水預(yù)警風(fēng)險等級記為高風(fēng)險；若當(dāng)前地鐵隧道施工階段的涌水預(yù)警風(fēng)險評估系數(shù)大于極高風(fēng)險預(yù)設(shè)值，則將當(dāng)前地鐵隧道施工階段的涌水預(yù)警風(fēng)險等級記為極高風(fēng)險。

28、可選的，預(yù)測地鐵隧道在未來枯水期的隧道預(yù)計涌水量，具體預(yù)測邏輯為：

29、獲取地鐵隧道施工的地質(zhì)構(gòu)造模型，得到地鐵隧道對應(yīng)各地下含水層的滲透系數(shù)、滲透面積和水流路徑長度，同步獲取地鐵隧道對應(yīng)各地下含水層的地下水位與隧道底部的水位差；f為各地下含水層的編號，f=1,2,...e;

30、綜合分析得到地鐵隧道在未來枯水期的隧道預(yù)計涌水量。

31、可選的，預(yù)測地鐵隧道在未來降水期的隧道預(yù)計涌水量，具體預(yù)測邏輯為：

32、計算地鐵隧道在未來降水期因降雨引起的地表水入滲量，bh為地鐵隧道土壤飽和導(dǎo)水率，為土壤含水率的變化量，分別為濕潤鋒高度、濕潤鋒濕度和降雨影響區(qū)域面積；

33、綜合分析得到地鐵隧道在未來降水期的隧道預(yù)計涌水量。

34、如上所述，本發(fā)明提供的一種地鐵車站施工過程風(fēng)險實時可視化預(yù)警方法，至少具有以下有益效果：

35、本發(fā)明提供的一種地鐵車站施工過程風(fēng)險實時可視化預(yù)警方法，通過監(jiān)測儀器采集當(dāng)前地鐵隧道施工階段的水文監(jiān)測數(shù)據(jù)，并通過無線通信網(wǎng)絡(luò)將上述水文監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至地面控制中心；并對當(dāng)前地鐵隧道施工階段的水文監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，綜合分析當(dāng)前地鐵隧道施工階段的涌水事件發(fā)生的可能系數(shù)，并發(fā)送涌水分析預(yù)警信號；在接收到涌水分析預(yù)警信號后，評估當(dāng)前地鐵隧道施工階段的涌水預(yù)警風(fēng)險等級，并進(jìn)行對應(yīng)處理；同步預(yù)測地鐵隧道在未來時期的隧道預(yù)計涌水量，進(jìn)行及時預(yù)警處理操作，一方面，綜合分析水文監(jiān)測數(shù)據(jù)，計算涌水可能系數(shù)并發(fā)送預(yù)警信號，有助于提前預(yù)判風(fēng)險，可以讓工程團(tuán)隊有足夠的時間來評估風(fēng)險，調(diào)整施工計劃，采取如加固支護(hù)、排水降壓等措施，從而降低因突發(fā)涌水導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失和工期延誤；一方面，接收預(yù)警信號后評估涌水風(fēng)險等級并進(jìn)行處理，可以實現(xiàn)風(fēng)險的分級管理。不同等級的預(yù)警信號對應(yīng)不同的應(yīng)對措施，可以確保資源的合理分配，避免資源浪費，同時確保施工過程中的風(fēng)險控制在可接受范圍內(nèi)，為隧道施工提供科學(xué)的風(fēng)險評估和預(yù)防措施。