本發(fā)明涉及tbm隧洞微震監(jiān)測，具體而言，尤其涉及基于tbm掘進參數(shù)和巖渣視頻的tbm隧洞微震波速獲取方法。

背景技術(shù)：

1、微震是指巖體在承受超過自身強度的應(yīng)力時，巖體產(chǎn)生開裂和破壞，積累的能量以彈性波形式釋放，導(dǎo)致巖體產(chǎn)生微震動。微震監(jiān)測是利用微震監(jiān)測系統(tǒng)記錄微震波在巖體中的波形等信息，反演微震震源和發(fā)震時間。微震波波速直接影響微震源定位準確性和精度，從而影響微震的監(jiān)測效果。在tbm掘進隧道工程中，需要獲取不同掘進區(qū)段微震波速，進行微震監(jiān)測。

2、專利cn103697999a，發(fā)明名稱“一種高應(yīng)力硬巖tbm施工隧道微震波實時獲取方法”，通過在掘進過程中將掌子面作為微震源，掌子面后方巖體布置傳感器，收集巖體的破裂產(chǎn)生震動信號，分析傳感器的微震信號，從而實時反演微震波波速。但該發(fā)明方法在實時反演微震波速時無法獲取微震源具體三維坐標，難以保證波速反演精度。

3、專利cn109521221a，發(fā)明名稱“一種鉆爆法施工硬巖隧道微震波波速實時獲取方法”，在已知坐標點進行爆破，通過傳感器接收的微震信息，對微震波的適應(yīng)值函數(shù)進行求解，得出微震p波與s波的波速，因其將微震的p波與s波分開求解，提高獲取到微震波精度與準確性，但該發(fā)明方法不適用于tbm法施工的隧道工程。

4、專利cn104502964a，發(fā)明名稱“一種基于空間幾何關(guān)系的獲得微震波速的方法”，提出了通過傳感器與未知震源的幾何關(guān)系，利用迭代算法構(gòu)建等效微震波波速的方法，但該發(fā)明方法有嚴格的限制條件，需要將傳感器嚴格陣列分布，不適用實際隧道工程。

5、專利cn104406681a，發(fā)明名稱“一種實時確定微震波速的測試方法”，利用震源坐標確定的人工爆破的來推演微震波的波速，但該發(fā)明方法需要通過人工爆破產(chǎn)生微震源進而進行反演，程序繁瑣且增加施工風險。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、根據(jù)上述提出的技術(shù)問題，而提供一種基于tbm掘進參數(shù)和巖渣視頻的tbm隧洞微震波速獲取方法。本發(fā)明主要通過獲取tbm掘進參數(shù)和巖渣視頻，簡化tbm開挖隧道實時獲取微震波速問題，提高在工程中監(jiān)測微震波速的效率和精度，從而節(jié)省時間和人工成本。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

3、一種基于tbm掘進參數(shù)和巖渣視頻的tbm隧洞微震波速獲取方法，包括：

4、在tbm隧道微震監(jiān)測區(qū)域設(shè)置多個微震波速識別設(shè)備；

5、通過微震波速識別設(shè)備獲取單元長度內(nèi)的皮帶機巖渣視頻和tbm掘進參數(shù)；

6、將所述巖渣視頻輸入至巖性識別模型，獲取巖性權(quán)重信息；

7、將所述巖性權(quán)重信息與所述tbm掘進參數(shù)融合輸入微震波速識別模型，獲取微震p波和s波波速；

8、根據(jù)微震傳感器陣列位置信息，計算傳感器陣列到掌子面圍巖平均微震波速，實現(xiàn)微震源定位。

9、進一步地，所述微震波速識別設(shè)備以tbm隧道微震監(jiān)測區(qū)域背離掌子面一側(cè)邊界為起點開始設(shè)置，根據(jù)單元長度將微震監(jiān)測區(qū)域劃分為多個單元，每個單元設(shè)置一個微震波速識別設(shè)備，最后一個單元包含當前掌子面。

10、進一步地，所述tbm掘進參數(shù)包括：tbm總推進力、貫入度、刀盤轉(zhuǎn)矩和推進速度；

11、對所述tbm掘進參數(shù)進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括：以tbm總推進力大于0為依據(jù)篩除停機數(shù)據(jù)，刪除貫入度大于30mm/r的異常數(shù)據(jù)；

12、計算數(shù)據(jù)預(yù)處理后的tbm掘進參數(shù)的均值和標準差，作為對應(yīng)單元內(nèi)tbm掘進參數(shù)向量。

13、進一步地，所述巖性識別模型基于hsv自適應(yīng)顏色空間檢測算法，根據(jù)不同巖性的巖渣圖像hsv色彩空間閾值范圍識別巖性；所述巖性識別模型的輸出為一維向量，表示各巖性的權(quán)重信息。

14、進一步地，所述微震波速識別模型基于resnet神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以融合后的巖性權(quán)重向量和tbm掘進參數(shù)向量為輸入，輸出為微震p波和s波的波速。

15、進一步地，所述計算傳感器陣列到掌子面圍巖平均微震波速包括：

16、計算微震傳感器陣列距掌子面間n個波速單元的平均微震波速

17、

18、其中，li為各單元長度，vi為通過微震波速識別模型獲取的每個循環(huán)段微震波速。

19、本發(fā)明還包括一種存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)包括存儲的程序，其中，所述程序運行時，執(zhí)行所述基于tbm掘進參數(shù)和巖渣視頻的tbm隧洞微震波速獲取方法。

20、本發(fā)明還包括一種電子裝置，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器通過所述計算機程序運行執(zhí)行所述基于tbm掘進參數(shù)和巖渣視頻的tbm隧洞微震波速獲取方法。

21、較現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

22、本發(fā)明提供的基于tbm掘進參數(shù)和巖渣視頻的tbm隧洞微震波速獲取方法，在tbm隧道微震監(jiān)測區(qū)域設(shè)置多個微震波速識別設(shè)備；通過微震波速識別設(shè)備獲取單元長度內(nèi)的皮帶機巖渣視頻和tbm掘進參數(shù)；將所述巖渣視頻輸入至巖性識別模型，獲取巖性權(quán)重信息；將所述巖性權(quán)重信息與所述tbm掘進參數(shù)融合輸入微震波速識別模型，獲取微震p波和s波波速；根據(jù)微震傳感器陣列位置信息，計算傳感器陣列到掌子面圍巖平均微震波速，實現(xiàn)微震源定位。本發(fā)明通過收集數(shù)據(jù)建立樣本庫，分析數(shù)據(jù)，進而建立巖性、tbm掘進參數(shù)與微震波速的關(guān)系，可以減少實時獲取微震波波速的時間，獲取較為精確的微震波速，為tbm隧洞微震監(jiān)測領(lǐng)域微震源定位提供技術(shù)支持。

23、基于上述理由本發(fā)明可在tbm隧洞微震監(jiān)測等領(lǐng)域廣泛推廣。

技術(shù)特征：

1.一種基于tbm掘進參數(shù)和巖渣視頻的tbm隧洞微震波速獲取方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于tbm掘進參數(shù)和巖渣視頻的tbm隧洞微震波速獲取方法，其特征在于，所述微震波速識別設(shè)備以tbm隧道微震監(jiān)測區(qū)域背離掌子面一側(cè)邊界為起點開始設(shè)置，根據(jù)單元長度將微震監(jiān)測區(qū)域劃分為多個單元，每個單元設(shè)置一個微震波速識別設(shè)備，最后一個單元包含當前掌子面。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于tbm掘進參數(shù)和巖渣視頻的tbm隧洞微震波速獲取方法，其特征在于，所述tbm掘進參數(shù)包括：tbm總推進力、貫入度、刀盤轉(zhuǎn)矩和推進速度；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于tbm掘進參數(shù)和巖渣視頻的tbm隧洞微震波速獲取方法，其特征在于，所述巖性識別模型基于hsv自適應(yīng)顏色空間檢測算法，根據(jù)不同巖性的巖渣圖像hsv色彩空間閾值范圍識別巖性；所述巖性識別模型的輸出為一維向量，表示各巖性的權(quán)重信息。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于tbm掘進參數(shù)和巖渣視頻的tbm隧洞微震波速獲取方法，其特征在于，所述微震波速識別模型基于resnet神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以融合后的巖性權(quán)重向量和tbm掘進參數(shù)向量為輸入，輸出為微震p波和s波的波速。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于tbm掘進參數(shù)和巖渣視頻的tbm隧洞微震波速獲取方法，其特征在于，所述計算傳感器陣列到掌子面圍巖平均微震波速包括：

7.一種存儲介質(zhì)，其特征在于，所述存儲介質(zhì)包括存儲的程序，其中，所述程序運行時，執(zhí)行所述權(quán)利要求1至6中任一項權(quán)利要求所述的方法。

8.一種電子裝置，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器通過所述計算機程序運行執(zhí)行所述權(quán)利要求1至6中任一項權(quán)利要求所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于TBM掘進參數(shù)和巖渣視頻的TBM隧洞微震波速獲取方法，包括：在TBM隧道微震監(jiān)測區(qū)域設(shè)置多個微震波速識別設(shè)備；通過微震波速識別設(shè)備獲取單元長度內(nèi)的皮帶機巖渣視頻和TBM掘進參數(shù)；將所述巖渣視頻輸入至巖性識別模型，獲取巖性權(quán)重信息；將所述巖性權(quán)重信息與所述TBM掘進參數(shù)融合輸入微震波速識別模型，獲取微震P波和S波波速；根據(jù)微震傳感器陣列位置信息，計算傳感器陣列到掌子面圍巖平均微震波速，實現(xiàn)微震源定位。本發(fā)明通過收集數(shù)據(jù)建立樣本庫，分析數(shù)據(jù)，進而建立巖性、TBM掘進參數(shù)與微震波速的關(guān)系，可以減少實時獲取微震波波速的時間，獲取較為精確的微震波速，為TBM隧洞微震監(jiān)測領(lǐng)域微震源定位提供技術(shù)支持。

技術(shù)研發(fā)人員：姚志賓,徐哲,馮夏庭,張偉,畢鑫,胡磊,趙振江,陳松
受保護的技術(shù)使用者：東北大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15