本技術(shù)涉及城市軌道交通巖土工程的，尤其是涉及一種巖溶威脅評估方法、系統(tǒng)、設(shè)備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，地下溶洞是誘發(fā)地面塌陷事故的主要原因之一。地下地質(zhì)情況復(fù)雜，巖溶發(fā)育不規(guī)則，溶洞周圍巖石性質(zhì)不穩(wěn)定，而且受地下管道滲漏水以及地表施工擾動(dòng)的影響，隧道地鐵面臨著施工安全等問題。

2、在氣候溫暖和濕潤的地區(qū)更有利于巖溶作用的進(jìn)行，因?yàn)樵跓釒Ш蛠啛釒У貐^(qū)，水熱條件充沛，巖溶作用更為強(qiáng)烈。在這類地區(qū)進(jìn)行地鐵隧道建設(shè)面臨著一系列挑戰(zhàn)。因此在施工時(shí)會先進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)預(yù)報(bào)和超前探測，以識別和評估可能的巖溶洞穴和通道，從而進(jìn)行處置與應(yīng)對。

3、對于尺寸和體積較小的溶洞，因其不足以對隧道結(jié)構(gòu)造成顯著的穩(wěn)定性問題總是被忽視，但巖溶發(fā)展速度受氣候條件、地下水流速、人為活動(dòng)等多種因素的影響，且相對于隧道處于不同位置、具有不同形狀的溶洞潛在的威脅是不同的且時(shí)刻變化的，不可一概而論，造成事故的往往就是這類溶洞。因此在溶洞發(fā)展過程中對其進(jìn)行威脅評估很有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決低威脅溶洞發(fā)展趨勢無法預(yù)測的問題，本技術(shù)提供一種巖溶威脅評估方法、系統(tǒng)、設(shè)備及存儲介質(zhì)。通過溶洞特征對其進(jìn)行威脅評估，提前做出補(bǔ)救措施避免事故發(fā)生。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種巖溶威脅評估方法，采用如下的技術(shù)方案：

3、一種巖溶威脅評估方法，具體包括以下步驟：

4、獲取溶洞分布信息，篩選位于隧道上方預(yù)設(shè)距離內(nèi)的目標(biāo)溶洞；

5、提取所述目標(biāo)溶洞的特征信息與位置信息；

6、基于預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)模型，根據(jù)所述位置信息確定第一評估信息、根據(jù)所述特征信息確定第二評估信息；

7、基于所述第一評估信息與所述第二評估信息輸出威脅等級。

8、地表沉降現(xiàn)象主要是由位于隧道與地表之間的上覆溶洞造成的，可以預(yù)先使用數(shù)值模擬等方式得到溶洞的預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)模型。通過采用上述技術(shù)方案，確定目標(biāo)溶洞，并收錄目標(biāo)溶洞中各個(gè)溶洞的具體參數(shù)信息，根據(jù)預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)模型對各溶洞的參數(shù)信息進(jìn)行匹配，綜合匹配結(jié)果輸出對應(yīng)溶洞的威脅等級。其中，影響地表沉降程度的因素有很多，主要因素是溶洞相對隧道的位置和溶洞的形狀姿態(tài)等。參數(shù)信息包括溶洞的特征信息與位置信息，對兩者的影響分別進(jìn)行評估后再綜合匹配威脅等級，以提高評估結(jié)果的準(zhǔn)確度。

9、當(dāng)溶洞匹配的威脅等級為高時(shí)，說明該溶洞造成地表沉降的風(fēng)險(xiǎn)大，必須采取注漿填充等措施，防止造成地表塌陷；當(dāng)溶洞匹配的威脅等級為中時(shí)，說明該溶洞造成地表沉降的風(fēng)險(xiǎn)一般，可先不采取措施，提高評估頻率；當(dāng)溶洞匹配的威脅等級為低時(shí)，說明該溶洞造成地表沉降的風(fēng)險(xiǎn)很小甚至無影響，不用采取措施。通過對溶洞參數(shù)信息進(jìn)行威脅評估，提供參考風(fēng)險(xiǎn)等級，便于提前做出補(bǔ)救措施避免事故發(fā)生，解決了溶洞發(fā)展趨勢無法預(yù)測的問題。

10、可選的：所述位置信息包括豎直位置與水平位置；所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)模型包括方位曲線和間距曲線；所述根據(jù)位置信息確定第一評估信息，具體包括下列步驟：

11、基于所述豎直位置與所述水平位置計(jì)算出相對位置，所述相對位置包括角度值與距離值，其中，所述方位曲線根據(jù)不同的所述角度值對應(yīng)有不同的所述間距曲線；

12、基于所述方位曲線，根據(jù)所述角度值確定第一評估基數(shù)；

13、基于所述角度值對應(yīng)的所述間距曲線，根據(jù)所述距離值確定第一評估系數(shù)；

14、所述第一評估信息=所述第一評估基數(shù)*所述第一評估系數(shù)。

15、通過采用上述技術(shù)方案，位置信息包括溶洞相對于隧道在垂直方向上的距離，對應(yīng)豎直位置，相對于隧道在水平方向上的距離，對應(yīng)水平位置。根據(jù)豎直位置與水平位置可以計(jì)算出溶洞相對于隧道的方位角的角度值以及兩者之間的距離值。上覆溶洞增加的地表沉降量隨角度值與距離值的變化均為非線性變化，其中，角度值對于地表沉降的影響遠(yuǎn)大于距離值的影響，因此將角度值在方位曲線上確定的值作為基數(shù)值，將距離值在間距曲線上確定的值作為系數(shù)值，兩者的乘積作為最終的第一評估信息。提高第一評估信息的準(zhǔn)確度，從而進(jìn)一步提高評估結(jié)果的準(zhǔn)確度。

16、可選的：當(dāng)所述角度值在40°至50°之間時(shí)，所述第一評估基數(shù)在所述方位曲線上取得最大值。

17、上覆溶洞增加的地表沉降量隨角度值非線性變化，且在40°至50°之間具有最大的地表沉降量，威脅較高，需要重點(diǎn)關(guān)注。當(dāng)角度值在40°至50°之間時(shí)，可以附加威脅標(biāo)記，對具有威脅標(biāo)記的溶洞增大評估頻率。

18、可選的：所述基于角度值對應(yīng)的所述間距曲線，根據(jù)所述距離值確定第一評估系數(shù)，之前還包括：根據(jù)所述目標(biāo)溶洞的地質(zhì)條件，矯正所述間距曲線。

19、地表沉降隨著上覆溶洞與隧道距離的增大有先減少后增大的規(guī)律，溶洞與隧道間存在臨界凈距，臨界凈距所對應(yīng)地表沉降影響的最小值。臨界凈距受當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件影響而變化，因此在進(jìn)行評估前需要對間距曲線進(jìn)行矯正，進(jìn)一步提高第一評估信息的準(zhǔn)確度。

20、可選的：所述特征信息包括姿態(tài)特征和形狀特征；所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)模型包括姿態(tài)角曲線和軸比值曲線；所述根據(jù)特征信息確定第二評估信息，具體包括下列步驟：

21、基于所述姿態(tài)角曲線，根據(jù)所述姿態(tài)特征確定第二評估基數(shù)，其中，所述姿態(tài)角曲線根據(jù)不同的所述姿態(tài)特征對應(yīng)有不同的所述軸比值曲線；

22、基于所述形狀特征計(jì)算所述橢圓率；

23、基于所述姿態(tài)特征對應(yīng)的所述軸比值曲線，根據(jù)所述橢圓率確定第二評估系數(shù)；

24、所述第二評估信息=所述第二評估基數(shù)*所述第二評估系數(shù)。

25、溶洞的形狀分為圓形和橢圓形，對應(yīng)形狀特征；橢圓形根據(jù)其長軸的角度不同對應(yīng)得到姿態(tài)信息。實(shí)際上絕大多數(shù)的溶洞為橢圓形，橢圓形因長短軸的比值不同而具有不同的橢圓率（橢圓率通常是指橢圓的兩個(gè)軸長度之間的比率，即短軸長度與長軸長度的比值）。

26、通過采用上述技術(shù)方案，上覆溶洞增加的地表沉降量隨長軸的角度與橢圓率的變化均為非線性變化，其中，溶洞長軸的角度對于地表沉降的影響遠(yuǎn)大于橢圓率的影響，因此將姿態(tài)特征在姿態(tài)角曲線上確定的值作為基數(shù)值，將橢圓率在軸比值曲線上確定的值作為系數(shù)值，兩者的乘積作為最終的第二評估信息。提高第二評估信息的準(zhǔn)確度，從而進(jìn)一步提高評估結(jié)果的準(zhǔn)確度。

27、可選的：當(dāng)所述姿態(tài)特征為縱向橢圓時(shí)，所述第二評估基數(shù)在所述姿態(tài)角曲線上取得最大值。

28、上覆溶洞增加的地表沉降量隨溶洞長軸的角度非線性變化，當(dāng)長軸的角度角度為90°呈豎直狀態(tài)即稱為縱向橢圓姿態(tài)，此時(shí)具有最大的地表沉降量，威脅較高，需要重點(diǎn)關(guān)注。當(dāng)姿態(tài)特征為縱向橢圓時(shí)，同樣可以附加威脅標(biāo)記，對具有威脅標(biāo)記的溶洞增大評估頻率。

29、可選的：當(dāng)所述橢圓率在1:2.5至1：3.5之間時(shí)，所述第二評估系數(shù)在所述軸比值曲線上取得最大值。

30、上覆溶洞增加的地表沉降量隨橢圓率非線性變化，且橢圓率在1:2.5至1：3.5之間時(shí)具有最大的地表沉降量，威脅較高，需要重點(diǎn)關(guān)注。當(dāng)橢圓率在1:2.5至1：3.5之間時(shí)，同樣可以附加威脅標(biāo)記，對具有威脅標(biāo)記的溶洞增大評估頻率。

31、第二方面，本技術(shù)提供一種巖溶威脅評估系統(tǒng)，采用如下的技術(shù)方案：

32、一種巖溶威脅評估系統(tǒng)，包括：

33、獲取模塊，用于獲取溶洞分布信息，篩選位于隧道上方預(yù)設(shè)距離內(nèi)的目標(biāo)溶洞，并提取所述目標(biāo)溶洞的特征信息與位置信息；

34、第一評估信息確定模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)模型，確定所述位置信息對應(yīng)的第一評估信息；

35、第二評估信息確定模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)模型，確定所述特征信息對應(yīng)的第二評估信息；

36、輸出模塊，用于根據(jù)所述第一評估信息與所述第二評估信息輸出威脅等級。

37、第三方面，本技術(shù)提供一種電子設(shè)備，采用如下的技術(shù)方案：

38、一種電子設(shè)備，包括：

39、至少一個(gè)處理器；

40、存儲器；至少一個(gè)應(yīng)用程序，其中至少一個(gè)應(yīng)用程序被存儲在存儲器中并被配置為由至少一個(gè)處理器執(zhí)行，所述至少一個(gè)應(yīng)用程序配置用于：執(zhí)行上述巖溶威脅評估方法。

41、第四方面，本技術(shù)提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，采用如下的技術(shù)方案：

42、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)存儲有至少一條指令、至少一段程序、代碼集或指令集，所述至少一條指令、所述至少一段程序、所述代碼集或指令集由處理器加載并執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)上述巖溶威脅評估方法。

43、綜上所述，本技術(shù)包括以下至少一種有益技術(shù)效果：

44、1.通過對溶洞參數(shù)信息進(jìn)行威脅評估，提供參考風(fēng)險(xiǎn)等級，便于提前做出補(bǔ)救措施避免事故發(fā)生，解決了溶洞發(fā)展趨勢無法預(yù)測的問題；

45、2.將角度值在方位曲線上確定的值作為基數(shù)值，將距離值在間距曲線上確定的值作為系數(shù)值，兩者的乘積作為最終的第一評估信息，以提高第一評估信息的準(zhǔn)確度；

46、3.將姿態(tài)特征在姿態(tài)角曲線上確定的值作為基數(shù)值，將橢圓率在軸比值曲線上確定的值作為系數(shù)值，兩者的乘積作為最終的第二評估信息，以提高第二評估信息的準(zhǔn)確度。