地下洞室围岩松弛区测量方法及电子设备

本发明涉及地下洞室施工，具体涉及一种地下洞室围岩松弛区测量方法及电子设备。

背景技术：

1、地下隧洞/洞室开挖会引起岩体应力扰动和调整，形成开挖松弛区，其内岩体质量和完整性变差，引起围岩体变形与强度特性发生劣化，进而导致诸如顶拱冒落、边墙破裂等工程破坏。开挖损伤/松弛区是地下洞室开挖不可避免的工程现象，及时、准确地测量确定围岩塑性区对于支护方案设计和围岩稳定至关重要。

2、围岩开挖松弛区是开挖导致的不可恢复损伤，包括开挖方法，如爆破释放的能量冲击围岩形成的损伤、围岩应力重分布及其他因素如温度和湿度变化等导致裂纹扩展形成的损伤。这些岩体物理、力学以及渗透特性出现的一些永久性变化，这些变化可以被定量测试，包括声波测试、微震检测、声发射监测、钻孔摄像等，以及上述多种测量方式的综合测量。上面各种测试方法中，钻孔电视对钻孔质量要求高，需要采用专门的地质钻机钻取钻孔，且基于钻孔图像判断围岩松弛区需要很强的经验；钻孔声波一般需要钻孔内蓄满水作为耦合剂，对于导水裂隙丰富的围岩，水不容易保存，无法进行声波测试；微震、声发射及地震波等测试方法的设备成本高、精度差等缺陷。此外，目前已有的围岩松弛区测试方法很难实现随洞室开挖过程的实时监测，如何找到一种简便、可靠，且能实时获取围岩松动圈的测量方法，对于施工过程中地下洞室稳定性实时监测、及时评价，以及高效、安全施工具有重要意义。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种地下洞室围岩松弛区测量方法，包括以下步骤：

2、步骤s1：将多点式光纤光栅测力锚杆设置于待测断面上；

3、步骤s2：通过传感器测量所述多点式光纤光栅测力锚杆上每个点的轴向应力分布特征，并形成应力分布曲线；

4、步骤s3：根据中性点理论对所述应力分布曲线的峰值进行分析，得到地下洞室围岩松弛区的厚度。

5、优选地，步骤s1包括：

6、步骤s11：在锚杆钢筋上布设光纤；

7、步骤s12：将光纤光栅串沿标记点布设得到多点式光纤光栅测力锚杆；

8、步骤s13：垂直于所述待测断面周围的岩体进行钻孔，下放多点式光纤光栅测力锚杆至指定深度。

9、优选地，在所述多点式光纤光栅测力锚杆的光纤光栅串尾部引线套入0.9mm护套管进行加强保护，后续再接上配重导头保护；在光纤光栅串的头部穿套入0.9mm护套管和3mm铠装护套管进行保护。

10、优选地，步骤s12进行光纤光栅点布设时，在栅点位置，涂抹黄油，以防止栅点啁啾。

11、优选地，所述光纤光栅点间隔不大于0.5m进行布设。

12、优选地，步骤s3包括：

13、1)应力分布曲线为单峰曲线：围岩松弛区的厚度等于峰值轴向应力对应测量点的位置；

14、2)应力分布曲线为多峰曲线：如果后一个峰值轴向应力σi+1与前一个峰值轴向应力σi的相对变化量绝对值小于设定阈值时，则围岩松弛区厚度取后一个峰值轴向应力σi+1对应的测点位置；如果后一个峰值轴向应力σi+1相对于前一个峰值轴向应力σi变化量绝对值超过了设定阈值，此时若σi+1>σi，则围岩松弛区厚度取后一个峰值轴向应力σi+1对应的测点位置，若σi+1<σi，则围岩松弛区厚度取当前峰值轴向应力σi对应的测点位置。

15、本发明还提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器和计算机程序，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现上述的方法。

16、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现上述的方法。

17、本发明的有益效果至少包括：光纤传感技术能够提供高精度的监测数据，能够实时、连续地监测围岩松弛区变化，这种精确的监测有助于及时发现围岩松弛区的变化，实现实时监测，可以随时获取围岩的松弛区变化情况和发展趋势，从而采取及时支护措施，保障工程安全。

18、多点式光纤光栅测力锚杆可以在不同位置同时监测围岩的松弛区情况，相比传统的单点监测方法，能够更全面地了解不同位置处围岩松弛区的变化趋势，提高监测的全面性和准确性。

19、多点式光纤光栅测力锚杆监测系统还可以配备数据分析软件，能够对监测数据进行分析和处理，提取有用的信息，帮助工程师更好地了解围岩的状态，为工程安全提供科学依据。

技术特征：

1.一种地下洞室围岩松弛区测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种地下洞室围岩松弛区测量方法，其特征在于：步骤s1包括：

3.根据权利要求2所述的一种地下洞室围岩松弛区测量方法，其特征在于：在所述多点式光纤光栅测力锚杆的光纤光栅串的尾部引线套入0.9mm护套管进行加强保护，后续再接上配重导头保护；在光纤光栅串的头部穿套入0.9mm护套管和3mm铠装护套管进行保护。

4.根据权利要求2所述的一种地下洞室围岩松弛区测量方法，其特征在于：步骤s12进行光纤光栅点布设时，在栅点位置，涂抹黄油，以防止栅点啁啾。

5.根据权利要求2所述的一种地下洞室围岩松弛区测量方法，其特征在于：所述光纤光栅点间隔0.5m进行布设。

6.根据权利要求1所述的一种地下洞室围岩松弛区测量方法，其特征在于：步骤s3包括：

7.一种电子设备，包括：存储器、处理器和计算机程序，其特征在于：所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现权利要求1至6任意一项所述的方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现权利要求1至6任意一项所述的方法。

技术总结
本发明提供了一种地下洞室围岩松弛区测量方法及电子设备，包括以下步骤：步骤S1：将多点式光纤光栅测力锚杆设置于待测断面上；步骤S2：通过传感器测量所述多点点式光纤测力锚杆上每个点的轴向应力分布特征，并形成应力分布曲线；步骤S3：根据中性点理论对所述应力分布曲线的峰值进行分析，得到地下洞室围岩松弛区的厚度。能够提高围岩监测的全面性、准确性和实时性，为工程安全提供可靠的保障。

技术研发人员：黄书岭,韩钢,丁秀丽,张雨霆,何军,刘登学,郁培阳,马旭强,马铢
受保护的技术使用者：长江水利委员会长江科学院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23