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隧道突涌水灾害区域性动态风险评估与预测预警及工程应用
| 论文题名： | 隧道突涌水灾害区域性动态风险评估与预测预警及工程应用 |
| 关键词： | 隧道工程;突涌水灾害;动态风险评价;远程智能监控;预警系统 |
| 摘要： | 随着国家战略中基础设施建设向西部纵深发展，岩溶是隧道修建过程中出现最频繁、危害最大的不良地质，往往孕育着突水突泥灾害的发生，突水突泥灾害造成了巨大的人员伤亡与财产损失，给隧道的施工期与运营期都带来灾难性的挑战。由于其具有突发性、难预测性等特点，研究突水突泥灾害预测预警方法是防治突水突泥灾害的最有效方法。 (1)首先根据地质及构造将隧道进行区段划分，基于每一区段的资料信息选取最为适宜的风险评估方法进行突水突泥灾害风险评价。总结分析了层次分析法、模糊综合评价法、属性综合评价法、可拓理论等四种最常用的风险评价方法，并研究了每一种风险评价方法的适用条件，为区段风险评价方法的选取提供了标准。 (2)隧道突涌水灾害破坏模式分为隔水岩体破裂失稳与隔水岩体渗透失稳两种。大量研究表明突水突泥灾害发生前常常伴随着一些较为明显的物理场与地质场前兆信息。位移、渗压、应力、应变等物理场前兆信息和地质场作为隧道突水突泥灾害前兆信息预警的指标。不同的破坏模式多源前兆信息的重要度也不同，根据不同的破坏模式设计科学地元件布设方案。 (3)针对风险评价结果为高风险的区段，搭建基于物联网的隧道突水突泥灾害远程智能监测系统。建立位移、水压、应力、应变等传感器网络与高清摄像仪组成的前端采集系统进行突涌水灾害多源异构前兆信息的实时采集，MCU采集节点、无线中继、远程基站等组成的远程无线传输系统实时将采集到的前兆信息上传到预警分析云平台，从而实现了无线远程实时传输，为突涌水灾害实时预警提供了现场技术保障。 (4)建立了隧道突涌水灾害预警临灾辨识理论，对位移、渗压、应力、应变等前兆信息预警指标进行单指标四色预警等级划分，然后对多指标进行综合预警等级划分。最后，将风险评价等级与多源异构前兆信息预警等级进行耦合，确定突涌水灾害的预警级别。 (5)基于C＃编程语言研发了隧道突水突泥灾害多源前兆信息分析预警软件。设计了系统管理、项目管理、实时监测、预警设置、数据管理等模块。基于B/S架构设计，实现了云平台与隧道突涌水灾害远程智能监测系统的对接，从而实现突涌水前兆信息的实施实时显示与分析;在预警设置模块嵌入突涌水灾害临灾辨识预警阀值，当监测数据达到预警等级就会预警，并提示相应的预警等级。 (6)依托四川省成兰铁路某隧道下穿河段，开展隧道突水突泥灾害远程智能监控及实时预警系统现场试验，对研究突水灾害预测预警和指导现场施工方面起到了显著的作用。 |
| 作者： | 王升 |
| 专业： | 建筑与土木工程（岩土工程） |
| 导师： | 李术才 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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