基于最大不可探测盲区约束的隧道钻孔布设方法及系统与流程

本发明涉及隧道勘察，具体涉及一种基于最大不可探测盲区约束的隧道钻孔布设方法及系统。

背景技术：

1、隧道施工前及施工过程中，需通过跨孔ct探测技术对隧道周边岩土体、地质缺陷(如空洞、裂隙、富水区域等)进行精准勘察，为施工安全提供数据支撑。跨孔ct探测的核心是通过钻孔布设形成探测网络，利用射线穿透特性实现地质体的成像，而钻孔布置的合理性直接决定探测精度、探测效率及施工成本。受钻孔离散布置、射线直线传播的特性影响，相邻钻孔连线形成的三角形区域射线覆盖密度最低，形成探测盲区，易造成地下空洞、裂隙等地质缺陷漏判。

2、相关技术中，跨孔ct探测技术主要分为两类：一类聚焦于探测精度优化，如通过弹性波与电磁波多物理场融合、探测数据颜色增强处理等方式，提升地质缺陷的判识精度，但此类技术不涉及钻孔布置的优化设计。另一类聚焦于隧道跨孔ct钻孔布置，钻孔与隧道结构的布设间距多凭经验设定，测线交叉后形成的盲区尺寸不可控，盲区内地质条件不明确，易因盲区过大漏判不良地质，引发突水、坍塌风险；又或者测线长度过大，射线衰减加剧，识别精度大幅下降。

技术实现思路

1、本技术提供一种基于最大不可探测盲区约束的隧道钻孔布设方法及系统，解决相关技术中钻孔与隧道结构的布设间距多凭经验设定导致盲区尺寸不可控、识别精度低的技术问题。

2、本技术实施例提供一种基于最大不可探测盲区约束的隧道钻孔布设方法，其包括以下步骤：

3、以对称布置方式设定位于隧道结构外侧的四个钻孔a、b、d、c，形成矩形abdc，计算对称布置方式下最大不可探测盲区的直径

r1，基于所述最大不可探测盲区的直径设定值

d确定满足该方式下盲区要求的最大水平间距

l；

4、以交叉布置方式设定位于所述隧道结构外侧的四个钻孔e、f、i、g，形成平行四边形efig，计算交叉布置方式下最大不可探测盲区的直径

r2，基于所述最大不可探测盲区的直径设定值

d确定满足该方式下盲区要求的最大水平间距

k；

5、基于水平间距差异阈值δ确定布孔方案及对应的水平间距。

6、在一种实施方式中，所述以对称布置方式设定位于隧道结构外侧的四个钻孔a、b、d、c，形成矩形abdc，计算对称布置方式下最大不可探测盲区的直径

r1，基于所述最大不可探测盲区的直径设定值

d确定满足该方式下盲区要求的最大水平间距

l包括：

7、以对称布置方式设定位于隧道结构外侧的四个钻孔a、b、d、c，形成矩形abdc，对角线ad和bc的交点为o；其中，ac间距为上下两排钻孔的间距h，ab间距为钻孔满足盲区要求的最大水平间距

l；

8、分别计算△abo、△aco的内切圆直径

d1、

d2，取最大值作为对称布置方式下最大不可探测盲区的直径

r1；

9、以

r1

≤d作为约束条件反算满足该方式下盲区要求的最大水平间距

l；

10、计算对称布置方式下最长探测射线ad的长度

m。

11、在一种实施方式中，所述以交叉布置方式设定位于所述隧道结构外侧的四个钻孔e、f、i、g，形成平行四边形efig，计算交叉布置方式下最大不可探测盲区的直径

r2，基于所述最大不可探测盲区的直径设定值

d确定满足该方式下盲区要求的最大水平间距

k包括：

12、以交叉布置方式设定位于隧道结构外侧的四个钻孔e、f、i、g，形成平行四边形efig，对角线ei和gf的交点为p；其中，钻孔g到ef的垂直距离为上下两排钻孔的间距

h，ef间距为钻孔满足盲区要求的最大水平间距

k；

13、分别计算△epg、△efp的内切圆直径

d3、

d4，取最大值作为交叉布置方式下最大不可探测盲区的直径

r2；

14、以

r2

≤d作为约束条件反算满足该方式下盲区要求的最大水平间距

k；

15、计算交叉布置方式下最长探测射线ei的长度

n。

16、在一种实施方式中，所述基于水平间距差异阈值δ确定布孔方案及对应的水平间距包括：

17、以施工经济性为第一判定标准，判断两种布置方式下水平间距相对差异值和水平间距差异阈值δ的关系；

18、若水平间距相对差异值(

k-l)/

k≥δ，选择交叉布置方式为布孔方案，对应的水平间距为

k；

19、若水平间距相对差异值(

k-l)/

k＜δ，基于测线长度差异阈值δ确定布孔方案及对应的水平间距。

20、在一种实施方式中，所述基于测线长度差异阈值δ确定布孔方案及对应的水平间距包括：

21、以探测成像精度为第二判定标准，判断两种布置方式下测线长度相对差异值和测线长度差异阈值δ的关系；

22、若测线长度相对差异值(

n-m)/

m≥δ，选择对称布置方式为布孔方案，对应的水平间距为

l；

23、若测线长度相对差异值(

n-m)/

m＜δ，任选其一。

24、在一种实施方式中，以海伦公式计算内切圆直径。

25、在一种实施方式中，所述基于最大不可探测盲区约束的隧道钻孔布设方法还包括：

26、基于所述隧道结构的长度和布孔方案，计算该方式所需的最少钻孔个数。

27、在一种实施方式中，所述基于所述隧道结构的长度和布孔方案，计算该方式所需的最少钻孔个数包括：

28、基于所述隧道结构的长度除以所述布孔方案对应的水平间距，向上取整得到单排钻孔个数。

29、在一种实施方式中，所述钻孔位于所述隧道结构外侧的预设距离处，预设距离优选为3m~5m。

30、本技术实施例还提供一种基于最大不可探测盲区约束的隧道钻孔布设系统，应用如上述任一项所述的基于最大不可探测盲区约束的隧道钻孔布设方法，其包括：

31、对称布置模块，被配置为：以对称布置方式设定位于隧道结构外侧的四个钻孔a、b、d、c，形成矩形abdc，计算对称布置方式下最大不可探测盲区的直径

r1，基于所述最大不可探测盲区的直径设定值

d确定满足该方式下盲区要求的最大水平间距

l；

32、交叉布置模块，被配置为：以交叉布置方式设定位于所述隧道结构外侧的四个钻孔e、f、i、g，形成平行四边形efig，计算交叉布置方式下最大不可探测盲区的直径

r2，基于所述最大不可探测盲区的直径设定值

d确定满足该方式下盲区要求的最大水平间距

k；

33、方案选择模块，被配置为：基于水平间距差异阈值δ确定布孔方案及对应的水平间距。

34、本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：

35、本技术提供一种基于最大不可探测盲区约束的隧道钻孔布设方法，分别构建对称布置、交叉布置这两种主流布孔方案作为钻孔布设几何模型，对两种布置方式的最大探测盲区进行量化计算，反算得到满足盲区约束的最优水平间距，再选择布孔方案；明确钻孔布设位置、规范盲区量化计算流程，实现探测盲区精准量化可控，计算体系统一，解决相关技术中盲区约束模糊、无量化标准以致尺寸不可控的问题，有效规避地质缺陷漏判、误判，提高识别精度，无需依赖施工人员主观经验，便于直接程序化、标准化落地。