隧道工程建设地质预报及信息化技术的主要进展及发展方向

第３７卷第３期　隧道建设　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｖ０１．３７　Ｎｏ．３　Ｍａｒ．２０１７　２０１７年３月　隧道工程建设地质预报及信息化技术的主要进展及发展方向　钱七虎　（解放军理工大学国防工程学院，江苏南京２１０００７）　摘要：复杂的不良地质条件是制约隧道安全高效建设的主要因素，要实现隧道工程的安全高效建设，首先要提高地质预测预报技　术水平及其信息化程度。１）介绍我国复杂不良地质隧道超前预报的方法进展及其应用，包括突水突泥灾害源超前探测方法与设　备、断层破碎带超前预报、城市地铁溶洞和孤石等探测的进展及应用等；２）介绍我国隧道岩爆监测预警方法及其应用，预报清楚之　后就要加强安全风险过程监控；３）介绍基于ＢＩＭ技术的建筑物（隧道工程）安全风险监控最新进展，包括安全风险实时感知系统和　实时预警系统；４）指出隧道工程建设信息化技术的发展方向，包括开展基于大数据技术的ＴＢＭ／盾构施工的分析与控制研究以及　数字隧道向智慧隧道（建设和运营维护）的发展。　关键词：隧道；信息化；不良地质；超前预报；岩爆；ＢＩＭ；大数据技术；数字隧道；智慧隧道　ＤＯＩ：１０．３９７３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—７４１Ｘ．２０１７．０３．００１　中图分类号：Ｕ　４５５　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７２—７４１Ｘ（２０１７）０３—０２５１—１３　Ｍａｉｎ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｚｅｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ＱＩＡＮ　Ｑｉｈｕ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆｎｅｆｅｎｓｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｐ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１０００７，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｚｅｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ａｒｅ　ｔｈｅ　ｋｅｙｓ　ｔｏ　ｓａｆｅ　ａｎｄ　ｅｆｉｃｉｅｎｔ　ｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｕｎｎｅｌ　ｉｎ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ａｎｄ　ｂａｄ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ａｓ　ｆｏｌｌｏｗｓ：１）Ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｏｆ　ｔｕｎｎｅｌｓ　ｉｎ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ａｎｄ　ｂａｄ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｉ．ｅ．ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｎｄ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ　ｆｏｒ　ｗａｔｅｒ　ａｎｄ　ｍｕｄ　ｉｎｒｕｓｈ　ｓｏｕｒｃｅｓ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ａｄｖａｎｃｅｄ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆａｕｌｔ　ａｎｄ　ｆｒａｃｔｕｒｅ　ｚｏｎｅｓ　ａｎｄ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｋａｒｓｔ　ｃａｖｅｓ　ａｎｄ　ｂｏｕｌｄｅｒｓ　ｉｎ　ｕｒｂａｎ　Ｍｅｔｒｏ　ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ．２）　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｆｏｒｅｗａｒｎｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　ｒｏｃｋｂｕｓｔ　ｉｎ　ｔｕｎｎｅ１．３）Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ（ＢＩＭ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　ｐｅｒｃｅｉｖｉｎｇ　ａｎｄ　ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　ｗａｒｎｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍｓ．Ａｆｔｅｒｗａｒｄｓ，ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｚｅｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｔｕｎｎｅｌ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ＴＢＭ／ｓｈｉｅｌｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｂｉｇ　ｄａｔａ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｔｕｎｎｅｌ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌｉｚｅｄ　ｔｕｎｎｅ１．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ；ｉｎｆｏｒｍａｔｉｚａｔｉｏｎ；ｂａｄ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ；ａｄｖａｎｃｅｄ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ；ｒｏｃｋｂｕｒｓｔ；ＢＩＭ；ｂｉｇ　ｄａｔａ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｄｉｇｉｔａｌ　ｔｕｎｎｅｌ；ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌｉｚｅｄ　ｔｕｎｎｅｌ　Ｏ　引言　随着经济的持续发展、综合国力的不断提升以及　高新技术的不断应用，我国隧道及地下工程建设得到　了前所未有的发展。制约隧道安全高效建设的主要因　素并公认为隧道建设难点的是极端复杂的不良地质条　件。客观复杂的不良地质条件加上施工人员的主观不　安全行为酿成了地质灾害和工程事故，对隧道建设的　安全、工期和成本造成严重危害。地下地质情况不掌　地下信息采集和传递不及时，信息分析处理不完善，信　息共享和利用不充分。随着隧道工程理论和方法的不　断进步以及科学技术的不断发展，人们越来越认识到　工程地质勘察、设计和施工形成系统和信息化一体的　重要性，要想实现隧道安全高效建设就要不断提高隧　道工程建设的信息化水平。本文介绍和分析我国隧道　地质预报方法及安全监控技术的最新进展，并提出我　国隧道工程建设信息化的发展方向，以期对我国隧道　技术的发展有一定启示。　握，事故发生机制不清楚，从信息学的角度来说，就是　收稿１３期：２０１７—０２—１３　作者简介：钱七虎（１９３７一），男，江苏昆山人，１９６５年毕业于莫斯科古比雪夫军事工程学院，防护工程专业，副博士，中国工程院院士、教授、博士生导　师，从事隧道及地下工程建设科研工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｃｙｑｑｈ＠１６３．ｃｏｍ。　隧道建设　第３７巷　ｌ　复杂不良地质超前预报分析方法及其应用　随肴我国隧道工程建没规模的不断扩大，隧道　Ｉ　程的数量和长度逐渐增加，部分隧道地质条件异　常复杂，施工难度大大增加。晴河、溶洞、断　破碎　根据激发极化法等地球物理方法为先导的解决思　路，研制ｍ前向三维激发极化探测专用仪器——ＧＥＩ　电法仪，其工作原理见图２，可实现含水构造的　维成　像展示。　６路恒流输出模块　带、孤百等不良地质条件都会给隧道施』＝带来严重　危害。突水突泥、塌方、卡机、机毁人亡等事故时有　发生，如：　万铁路码鹿箐隧道和野　关隧道、湖北　沪蓉西高速公路龙潭隧道、吉莲公路水莲隧道、青海　两格铁路火角隧道等突水突泥，｝ｊ‘肃引洮工程、　南　邪帮水电站工程、辽宁大伙房水库工程、瑞士举格达　铁路隧道工程等遇　良地质掘进机被卡或损坏。这　些事故给人民的　命和财产安全造成了极大的危　｝；＿＝　为准确查明复杂不良地质的具体情况，及时采　取针对性的防治措施，最大限度地减小小良地质埘　隧道施Ｔ　Ｉｊ营运的影响，利用地质超ｆｊｉ＝『预报技术为　０　良地质隧道施　Ｉ　提供指导　’必要。　Ｉ．１　突水突泥灾害源超前探测方法与设备　对于含水地质构造的超前探测而　，主要任务有：　１）确定含水构造的具体位置、规模大小和具体形态等特　，即需要实现对含水构造的　维成像；２）尽可能准确　地测算含水构造内部的含水垣和水体特征，突水超前探　测的难点足水量的探测，为解决该难题，针对性地提ｍ　厂基于二电流激发极化半衰时差法的隧道含水构造水　｝ｊｔ顶测方法…　半衰时之差包络面积　入水｛　的关　图２　ＧＨ电法仪原理　Ｆｉｇ．２　Ｗｏｒｋｉｎｇ【Ｊｆｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ（　ＥＩ　ｐｒｏｓｐｅｒ‘ｒｉｎｇ　ａｐｐａｒａｔｕｓ　１．１．１　钻爆法突水突泥灾害源超前探测　在成兰铁路跃龙门隧道３　斜井：Ｉ　Ⅸ采用激发极　化法进行超前探水预测预报试验，激发极化探测　！维　成像见图３。　系见图Ｉ，呵知含水体静态水　与激发极化半衰时之差　生正相关火系，两　的这种单渊线性正卡ｌ１关关系为解决　实际工程中含水构造的水量预测奠定了　础。　嘲ｌ　＊　掌　包络面积／（ｎ　Ｓ）　（ａ）小Ｊ　物理模型试验实测数　（ａ）激发极化探测　掌子面　０　（１，）人　物　模型试验实测数　（１　）　维水怵抛收　图１　半衰时之差包络面积与注入水量的关系　Ｆｉｇ．１　Ｗａｔｅｌ’ｖｏｌｕｍｅｓ　ｖｓ．ｅｎｖｅｌｏｐｅ　ａｌ’Ｐａｓ　图３　激发极化法超前探水三维成像　Ｆｉｇ．３　３Ｄ　ｉｍａｇｅｓ（）ｆ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　３期　饯匕虎：　隧道叫Ｉ程建没地质预报及价息化技术的主要进腱攻发展方向　根据掌子面前方３０　ｍ范围含导水构造的ｌ＿　维　『白Ｊ展布，综合地质与激发极化分析结果，推断探测　域　赋存水量约为９００　Ｉｌｌ　（静储量，不考虑补给条件），补　给条什下总涌水量ｌ　０００　ｍ　／ｈ，实现含水构造的一维　成像展示和一定范围内的定性、定位、估量探水，取得　了较好的现场验证效果。　１．１．２　ＴＢＭ突水突泥灾害源超前探测　在ＴＢＭ突水突泥灾害源超前探测方　，国内外尚　没钉有效的预报方法。ＴＢＭ施工隧道超的地质预报　临的问题见图４，主要有：１）ＴＢＭ占据大部分隧道，　可用观测空问狭小；２）ＴＢＭ掘进电磁环境复杂，Ｆ扰　ｆ城雷、　（ａ）搭戟激Ｉ【ｌ系统　图４　ＴＢＭ施工隧道超前地质预报面临的问题　Ｆ‘ｉｇ．４　Ｄｉｆｉ￣‘ｕｈｉｅｓ　ｏｆ　ａｄｘ’￣．１ｌｌ（？ｅｄ　ｇｅｏｌｎｇｉ（‘ａｌ　ｐｒｅｄｉ（・ｔｉｏｎ（１ｕｒｉｎｇ．ｒＢＭ　ｔｕ　ｎｍｅｌｉｕｇ　（１　）主机雌测　图６　ＦＢＭ激发极化法现场应用　Ｆｉｇ．６　Ｓｉｔｅ　ａｐｐｌｉ￣’ａｔｉｎｎ　ｏｆ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｉ’ＢＭ　基于钻爆法超前探水预报力‘法，提¨ｊ搭载于　ｒＢＭ　的激发极化法，搭载方案与总体架构见图５。　１０　５　０　—５　ｌ０　—一＿１■．１＿Ⅲ　一一＿　一ｌＯ　㈣　㈣　枷㈣　哪㈣姗０　（ａ）三维成像　ｒ一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一■　围岩冤整性羞．裂　围君局邵　探测　结果　隙鞍发育寓水，可　能出现线状流水或　股状涌水　破碎，可　能出现滴　水或流水　开挖　结果　钻孔涌水，围　岩完整性差　围岩线状滴　水，围岩局　部破碎　异常体。　：　前向澈电探涮系统　（Ｉ１）　主机　Ｉ　里程　７１＋１１３　７Ｉ＋１０３　７１＋０９３　７１＋０８３：　Ｌ一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一　图５　ＴＢＭ激发极化法总体架构　Ｆｉｇ．５　Ｓｔｒｕｔ’ｔｔｌｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｒＢＭ　（ｂ）外　求＿丰１１　测　则‘比　图７部分探测结果　Ｆｉｇ．７　Ｐａｒｔｓ　ｏｆ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　将搭载ＴＢＭ的Ｊ－维激发极化法应Ⅲ在吉林引松　３标超前地质探测中，现场应川和部分探测结果分别　见　６和图７。引松供水工程从７ｌ＋４７６始发搠进，　累计掘进Ｉ，５３２　Ｉ１１，激发极化法探测２１次，准确探测＿ｒ　１．２　隧道前方断层破碎带超前预报　搭载于ＴＢＭ的＿｛维地震法是探测隧道前方断层　破碎带的有效方法，其原理见图８。该方法是在　衙　附近边墙设置１２个激震点，后方边墒Ｉ二布置ｌ０个　２次岩溶寓水Ⅸ，其他段落为干燥状态或滴水，总体准　确度达到８５％以上。　传感器，利用检修　隙探测，　需对ＴＢＭ机械进行改　隧莲ｊ嗣｝谨　第３７卷　造，可对断层、溶洞、破碎带等不良地质进行三维定　位，探距１２０　ｍ，断层探测准确率９０％，位置误差为　探测距离的１０％。　图８地震反射成像法超前探测示意图　Ｆｉｇ．８　Ｓｋｅｔｃｈ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｓｅｉｓｎｆｉｃ　ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｉｍａｇｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　Ｆｉｇ．１０　图１０跨孔电阻率ＣＴ法探测原理　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ＣＴ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｂｙ　ｃｒｏｓｓ—ｈｏｌｅ　ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ　ｍｅｔｈｏｄ　将搭载于ＴＢＭ的三维地震法应用在辽宁某引水　工程中，探测结果见图９。由探测结果可知：在掌子　面前方６０～１２０　ｍ存在较多强反射界面，且正负交　替出现，推测从掌子面前方６０　ｍ开始进入断层破碎　带，围岩强弱交替，这与后期开挖结果相吻合。三维　１．３．１厦门市轨道交通１号线孤石探测　厦门市轨道交通１号线集美大道站一天水路区　间站位于厦门市集美区后溪镇，区间起于集美大道　站，下穿崎沟村、东宅村民房后到达天水路站，区间　地震探测的实施，保障ＴＢＭ安全穿越２００　ｍ断层破　碎带　穿越残积土、全风化花岗岩、散体状强风化花岗岩等　地层，初勘时发现基岩突起及孤石存在，且因区间上　部分布大量崎沟村民房，房屋基础薄弱，密集无序，　详勘仅钻探１８个孔位，传统方法无法探明区间孤　石、基岩突起具体分布情况。选择地质相近、地势较　为开阔的天水路站一厦门北站区间（起讫里程　ＹＤＫ３０＋０９５～ＹＤＫ３１＋０３５）作为试验段，采用跨孑Ｌ　电阻率ＣＴ法进行孤石探测试验，部分探测结果见图　一２０　１１。本次跨孔电阻率ＣＴ法孤石探查试验推断存在　母　ｌ２处孤石，９处得到钻孔验证，孤石揭露准确率超过　图９三维探测结果　Ｆｉｇ．９　３Ｄ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　７０％，探测较为成功。　１．３．２大连地铁２号线东春区间溶洞超前探测　跨孔电阻率ＣＴ法也可对溶洞进行超前探测，通　１．３　城市地铁溶洞、孤石等探测进展及应用　过三维切片成像可推断溶洞的发育位置和规模。采用　该方法对大连地铁２号线东纬路一春光街区间进行　精细探查，部分探测结果见图ｌ２。可知跨孔电阻率　溶洞、孤石体积小，需要精细化探测，跨孔电阻率　ＣＴ法是一种孔中精细化探测方法，该方法利用不良地　质构造与周围介质或者岩层之间的电阻率差异，通过　对电阻率的层析成像，来对隐藏在岩体内的不良地质　构造和岩层交界面进行识别和定位。该方法的具体工　作原理是：在相邻的２个地质勘探钻孔中，一个放人　ＣＴ成像结果与实际开挖结果吻合。　１．３．３南京地铁上元门站基坑涌水探查　超前探测的另一难点是溶管（岩溶裂隙）的探　测，南京地铁上元门车站靠近长江，车站基坑开挖时　不断涌水，采取注浆措施封堵，因未查明涌水通道，　注浆针对性不强，注浆效果不佳。采用跨孔电阻率　ＣＴ法、高密度电法、瞬变电磁法和地质雷达法４种方　法相结合的综合物探方法对车站基坑进行精细探　供电电极，另一个放入测量电极，利用从钻孔中观测到　的电位或电位梯度值进行直接或间接的成像反演，就　可以获得这２个钻孔间地层的电阻率分布图　Ｊ。跨孔　电阻率ＣＴ法探测原理见图ｌ０。　跨孔电阻率ＣＴ法具有以下优点：Ｉ）探测电极安　装在孔中，深入围岩，可避开各种电磁干扰；２）采用跨　孔“透视对穿”的观测方式，采集的数据量更多，且更　查，综合物探结果见图１３。采用综合物探方法确定　了长江水经过基坑的流水通道以及基坑底板富水区　的空间分布，根据物探解译结果，推断了长江水源补　接近勘探目标体；３）信号不随深度方向衰减，分辨率　更高。　给通道，合理地设计了注浆孔位，并通过注浆对涌水　点进行有效封堵。　第３期　钱Ｌ虎：　隧道Ｉ　程逃没地质预报及信息化技术的主要进展及发展方向　２５５　３　分屡厚　岩层　描述　分层厚度　岩层　描述　孤石１　ＬＪ誊三｛ｊ蟹一　一　１　３：３土层　一　孤石　钻独　孤　１　【１　１０　０　５　】Ｏ　（ａ）ｚＫ３一ｚＫｌ反演结　（Ｉ，）钻孔柱状Ｊ刳　（（・）ｚＫ２一ｚＫｌ反演结果　图１　１　厦门市轨道交通１号线部分孤石探测结果　Ｆｉｇ．１　１　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｈｓ　ｏｆ　ｂｏｕｌｄｅｒｓ　ｉｎ　Ｘｉａｍｅｎ　Ｒａｉｌ　Ｔｒａｎｓｉｔ　Ｌｉｎｅ　Ｎｏ．１　充水溶洞　｛　隧　（ａ）跨－ｆＬ，！！Ｐｉｔ率ＣＴ成像＿三维切　（１　）第２和第３个削Ｉ　之问的掌子而｝｛｛水浦泥照Ｈ　；■■■■图１２大连地铁２号线东春区间溶洞超前探测结果　Ｆｉｇ．１　２　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｌ‘ｅｓｕｈｓ　ｏｌ’ｋａｒｓｔ　ｅａｖｅｓ　ｏｆ　Ｄｏｎｄｗｅｉｌｕ—Ｃｈｕｎｇｕａｎｇｊｉｅ　Ｓｅｃｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｄａｌｉａｎ　Ｍｅｔｒｏ　ｌ，ｉｎｅ　Ｎｏ．２　如¨站如　；＾。蛐　＾童．ａ一＼擗醴　ｌ０　２０　３Ｏ　４０　５０　６０　７０　刺缦长度／瑚　、）代表性地质雷达成果Ｉ　（ｄ）代表ｆ牛ｌ瞬变电磁电果图　图１３　南京地铁上元门站基坑涌水综合物探结果　Ｆｉｇ．１　３　Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｗａｔｍ’ｉｎｒｕｓｈ　ｏｆ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｐｉｔ　ｏｆ　Ｓｈａｎｇｙｕａｎｍｅｎ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｍｅｔｒｏ　２５６　窿莲建谨　第３７卷　２　隧道岩爆监测预警方法及其应用　２．１　隧道岩爆监测预警可行性分析　以下显著差异：１）ＴＢＭ高等级岩爆孕育伴随低等级　岩爆（见图ｌ５）；２）ＴＢＭ同一区域常发生多次岩爆；　３）ＴＢＭ岩爆多发生在开挖过程中，钻爆法几小时到　０　５　０　５　０　５　蒜荨ｉ　互　垦甚　ｌ　互　Ｌ　Ｌ　ｎ　岩体中一般积聚有弹性变形势能，在一定条件下，　这些能量会猛烈释放，岩石发生爆裂并弹射出来的现　象，我们称之为岩爆。岩爆的形成一般经历岩体破裂、　几天不等；４）ＴＢＭ诱发的微震事件能量一般较大　（见图１６）。　２次轻微　５　０　４０　舍　己　Ｘ　块体形成、块体弹射３个阶段。岩石是各向异性的非均　匀材料，当岩体中的裂纹产生、扩展和摩擦时，岩体内部　的能量会以波的形式释放，这就产生了微震事件。我们　利用微震监测技术可以接收到岩体内部的微震信息，通　过科学反演，就能够得到岩体微破裂发生的时间、具体　位置和震裂强度等信息。根据微破裂释放出能量的大　小、分布和集中程度，就可以对岩爆的可能性、发生的位　置和等级等进行预测预报。现阶段，微震监测技术已经　在地下工程中得到了广泛的应用。在多数的岩爆孕育　萋３０　２０　ｌ０　枯　咖　０　（ａ）ＴＢＭ法施　ｒ＝　过程中，微震事件及其能量的演化具有自相似性（时间、　能量及空问分形特征），且有微震信息前兆特征，这种相　一　似性见图１４。可知：在大多数情况下，可以利用已监测　×　到的微震活动性，在基于未来施工不变的情况下，对岩　爆的区域和等级进行预警。　加　融　÷＼　韦Ｊ擗　０　呦　日期　（ｂ）钻爆法施工　图ｌ５　某工程ＴＢＭ法与钻爆法岩爆等级差异　Ｆｉｇ．１５　Ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｒｏｅｋｂｕｒｓｔ　ｇｒａｄｅｓ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ＴＢＭ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｔｈｏｓｅ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ａｎｄ　ｂｌａｓｔｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　前五日　前四日前三日前两日前一日　岩爆当日　日期　３０　２５　２０　（ａ）时间分形　七　１５　婚　ｌ０　５　摹　Ｏ　Ｕ　ｌ　２　ｊ　４　６　７　释放能／（１ｇ　Ｅ／Ｊ）　图１６　ＴＢＭ法与钻爆法微震事件能量差异　Ｆｉｇ．１６　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｅｎｅｒｇｙ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ＴＢＭ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｔｈａｔ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ａｎｄ　ｂｌａｓｔｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　（ｂ）能量分形　２．２．２按岩爆类型预警　岩爆形式的动力破坏基本可以分为２类：１）第ｌ　类是由岩石破坏导致的，通常称为应变型岩爆；２）第　２类是断层滑移或者剪切断裂所导致的，称为应变结　构面滑移型和断裂滑移型。这２类岩爆的主要区别　是：在第１类岩爆中，扰动源（开挖）和岩爆发生的部　图ｌ４　某工程微震事件及其能量的演化自相似性　Ｆｉｇ．１　４　Ｓｅｒｆ－ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏｓｅｉｓｍ　ｉｎｃｉｄｅｎｔｓ　ｏｆ　ａ　ｔｕｎｎｅｌ　２．２　隧道岩爆监测预警技术与方法　２．２．１按施工方法预警　在隧道ＴＢＭ法和钻爆法施工时，岩爆孕育存在　旃３剐　饯Ｌ虎：　隧道Ｉ．　址没地质坝｛【｛技价　Ｉ／化技术的ｉ＇－婴进　瞍发Ｊ感，Ｊ‘…　坩爆发　部化离ｌＪＦ一段　离，　至是十¨、　１人ｉ＇ｉｇ　ＪＪ＂ｉ　离．　此外，　第２类岩　（｛｛＿｝移断裂型　爆）十ｌ１联系的能　，Ｊ　ｆｉｔ１．・爆类型，分为　变Ｊ　麻变一结陶　泔移型和断　卅千ｊ；Ｊ　；　表示　爆等级；　示Ｈ｛于颅　的微震参　母夺　，　置孳　ｉ　．　多？移　措爆　，Ｊ　数：，，太示岩爆发，　慨半　Ｉ，ｉ、．｜．１１，建　‘ｊ＝大。；Ｉ　ＪＪ：Ｌ　　ｔｉＩＩ　Ｉ　、　Ｊ　隧道小同类７　爆定　．颅警公式　一一’　…　｝　一分析，锦』』１　：级水电站钻　……一…　…’　ｈ＇ａｉ，ｌａｇ　Ｉｔ１］ｌｌ｜ｉ＋Ｉ　ｏｆ’．Ｉ　ｌ１Ｉ’ｉｌｌｇⅡＨ）ｄｌ’Ｉ）］）ＯＶＩＰ｜－　Ｉ　ｌｌｉＯｌｌ　２．３　隧道岩爆孕育过程动态调控　２．３．１　ｒＢＭ开挖心变）　姒烈柑爆预臀　ｊ　脱场及时采取　下ｉＪｉ＇＋～ｌｔ－＇，…ｂ＋ｔ￣、施：１）降低ｒｒＢＭ掘进　。　述　，２（）１０　９川８　ｌｌ进Ｊ　为１６．２５Ⅲ，９　ｌｌ进　降纠　迎过埘桀深　３“　Ｍ施Ｔ　隧洲发　ｆｉ＂Ｊ微震　９．５５　ＩＩＩ，１０『１　降至６．２５　Ｉｌｌ，ｌ１　Ｌｉ进』　维持　６．６４　Ｉ１１；２）ＪＪＩ］强支｝厂Ｉ措施，－￣Ｔ＇ｑ＇Ｄｉｉ　ｒ　６　ｎ　锚”ｎ，Ｊ数ｌｉ　及时采取删控　ｆ施　，效果如卜：１）微　ｒ　动趋１『二　‘什进｝　　滤噪干¨定化分析，扶得微震　ｆ什数ｆ　干ｉＪ能　等级　｝ｆｌ『问的演化规，ｆ　，　ｌ７　．ＩｌＪ　Ｊ：从２（）ｌ０年９　Ｊ　Ｊ　６　ｌｌ　Ｊｆ：始至９川８　Ｉ　Ｉ，微ｊ　活动趋丁活跃，徽震　扣什　的数　ｆｌＩ能量均随ｆＩ１ｆ　…脱大幅度增ＪＪ』１；９　Ｊｊ　６—８　ｌＩ，一Ｊ　…现ｌ７个　缄火ｒ一０．２的’¨什，Ｊ　・Ｉ１震级　１‘缓，＆ｌ１』冬１　ｌ８（１））Ｊ＋Ｊ７，Ｊ，ｆ＋，ｔ　ｌ￣，　ｔ　事ｆ，Ｆ数：１　＋１１ｉｉ￣；Ｉ　１Ｉ｝ｌ５叫　Ｉ洋　低２０１０年９　ＪＪ　６—８　ＩＩ累计事件数为５４个，震级大　予一０．２的书什２７个，　绒夫于０．５的　什７个；９一ｌ１　ｌｌ　汁。　件数降　２９个，　级大于一０．２的‘Ｊｊ＝件降至　ｌ０个，）　级大　０．５的’ｊｊ＝什仅　２个，微　释放　ｔｌｍ７砒＋　…１．１　ｘ　ｌ０　降低至５．９　ｘ】０。Ｊ。微震活动懈　趋　半　２）　爆等级降低，ｌ　脱场９川９¨　１０口分别　发，Ｉ－：『ｆｆ等岩爆１次，随　此涧段安全　成Ｊｆ：挖　２．３．２钻爆法ＪＦ挖　变一结构　滞移）ＩＩ』Ｉｆｔ等　爆颅　臀　．ｑ控　ｊｊｌｉ过刈‘某深　ｌ　‘人ｒ　０．５的书什ｆ¨现７个，　时，人小什数ｆ　１Ｉ三现为　逐步　Ｊｉｌｌ的趋势３¨Ｉ　Ｉ｛Ｍ隧洞开挖的微　’ｊｉ：什累汁　分　ｊ　ｌ８（　ｒｌ１球　Ｊ　表示微　－ｊ；＝什ｊ；　级大小，　溯　ｊ　级火小埘啦火系圳割例所永；球仆人小农　微　．ｊｉ＝什释放能的人小）　…图ｌ８（ａ）ＩｌＪ’　…．ｉ发ｊ９ｊＭ　…脱５４个行效微　川个，累汁释放能　Ｊ＿｛ｌ　ｉｔ＋心Ｉ￣＂。Ｊｉ：ｌｆ：比较集ｉ　¨．释放能量较人．　．１．１　ｘ　ｌｏ　１—１一Ｗ和２一Ｉ—Ｉ　施　隧　洲发　的微震啦仆进｝　滤噪和定位分析，扶　的微　ｉｉ：什数：在和能垃随ｌｌｆｌＪ‘　１的演化规律见　１９、、ｉｑ－　：从　２（）ｌ０　１２　２３—２６　ｌ　１，微震活动ｒＩ渐趋　跃，微　ｊ　‘ｊｉ：ｆ：ｆ：Ｉ，ｉ勺数　Ｊｒ　７　ｉ＋币『Ｊ能｝ｌ｝随ｆＩ、Ｊ‘Ｊ１ｆ】均ｆｆ｛　ｒ　【｝　：　ｆＩ７』Ｊｌｉ，　Ｊ｝匕　怀疑　体『ｌ｝Ｉ仃　近尔ｆｊ　ｍ的硬性结恂　图ｌ　７　３　ｌ、ＢＭ开挖隧洞时微震事件数和能量随时间演化规律　ｌ：ｉｇ．１　７　Ｑｕａ，ｌｔｉｔｉｅｓ　ａｌｌｄ　ｔ　ＩＩ｛＇ｌ　Ｉ‘Ｊｆ　ｉｎｉ（　ｌ’㈣　ｉ…ｉｔ　ｉｎｔ‘ｉｄｉ’ｌｉｔ＋、ｓ．ｔｉｎｌｔ’　ｔｉｔｉｒｉｎｇ　ＴＢ％Ｉ　Ｔｔｌｌｌｌ１Ｐｌ＃３　这４　ｔｉ共峪　测剑仃效微　小件３５个。Ｊ　巾震级火于０．６的事件有　４个，ｌＩ＿…ｉｉ／：ｇ．　ｈ到的微　‘Ｊｉ：什大部分集ｒｔ１　２一ｌ—Ｅ掌　Ｉ（Ｉ　１，－ｉ　和２—１一　。‘ｌ—ｌ—ｗ掌子　ｉＩｉｌｉ，Ｊ　氍．微　ｊｉ＝ｆ个累讣释放能－ｉ　５．４×ｌ０　Ｊ，从Ｉ｝Ｉｌ１】‘以行　，微震　川个　中　Ｈ．释放能　较人。　根据以Ｌ微７／￣ｆ，ｒ，－动的特征和规　，颅测剑２０１０　ｌ２　Ｊ　Ｊ　２５　Ｕ丌挖　域仃　高概率巾等柑爆发　的风　险、ｆ，￣ＩｊＩＬ，建ｃ义微震　』ｉｉ－什　中的２一Ｉ—Ｅ学　而　７一＝－Ｉ卜　，、　Ｕ　１　ｃ　抓　进，ｌ一１一ｗ掌子ｌ（１　…掘进，及Ｉｌ０‘做女　系统支护　ｌ　作，　对关键部化的支护措施进行』Ｊｌ】强，　¨建议必　时埘。　予　进行心　Ｊ释放。除此之外，　离掌子　ｌ：ｉｆ　ＩＯ０　ｎ　处托＿Ｊ　臀成线，禁止车辆和行人进入　、２６　ｌ＝１　（｛Ｉ１　２０１０　９　ＪＪ　６—８『Ｉ　（ｈ）２０１０｛ｆ　９川９一Ｉ　Ｉ【】　图１８　３“ｌ　Ｉ］Ｍ开挖隧洞累计微震事件分布图　、ｉｇ．１８　Ｉ）ｉｓｔｉｉｌ）ｔｌｔｉｏｎ￣ｏｌ　ｌｌｌｉ（。ｒｏｓｅｉｓｎｌｉｃ　ｉｎｃｈｌｅｎｔ＋ｄｔＩｌｉｌｌ　（‘ｌｌ『】ｈ“ｕｃｔｉｏｎ　（’ｆ　ＴＩ｛Ｍ　Ｔｕｎｉ１ｅｌ＃３　隧道建设　第３７卷　建议改为由１一ｌ—ｗ掌子面单向掘进。根据现场资　料显示２６日２—１一Ｅ掌子面处实际发生中等岩爆ｌ　，，　ｉ　次，证明了岩爆预测的准确性和调控措施的必要性。　（ａ）蒯掩前　（ｂ）测挎后　图２０　１—１一Ｗ和２—１一Ｅ掌子面开挖隧洞累计微震事件　分布　Ｆｉｇ．２０　Ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏｓｅｉｓｍｉｅ　ｉｎｃｉｄｅｎｔｓ　ｄｕｒｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　２０１【卜１　２－２１　＿Ｊ＿【卜ｌ　２０１Ｉ　１卜　２０１１－０１　Ｊ　２０１１－０１－［￣　ｏｆ　ｔｕｎｎｅｌ　ｆａｃｅ　Ｎｏ．１一ｌ—Ｗ　ａｎｄ　Ｎｏ．２一ｌ—Ｅ　日期　图１９　某深埋工程施工时微震事件数和能量随时间演化规律　２．４隧道岩爆监测预警工程实践　ｆ＇ｉｇ．１９　Ｑｕａｎｔｉｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏｓｅｉｓｍｉｃ　ｉｎｃｉｄｅｎｔｓ　ＶＳ．ｔｉｍｅ　２．４．１　锦屏二级水电站深埋隧洞开挖过程岩爆监测　ｄｕｒｉｎｇ　ａ　ｄｅｅｐ　ｔｌ　ｕｎｎｅｌｌ　　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔＬ　Ｌ　ｉｏｎ　ｎ　Ｏ　预警与防控　｝０　５　Ｏ　５　根据建议，２—１一Ｅ掌子面１２月２８日暂停掘进，一ｈ莹　＼岫　　锦屏二级水电站位于四川省凉ＬＬＩ彝族自治州，　同时增加系统喷锚支护，１—１一Ｗ掌子面单向掘进，掌　该水电站利用雅砻江１５０　ｋｍ锦屏大河湾处的天然　子面开挖隧洞累计微震事件分布见图２０，可知：采取调　落差，截弯取直开挖隧洞引水发电，水电站总装机规　控措施前，１２月２３—２６日共发生微震累计事件数量３５　模达４８０万ｋＷ。工程开挖共包括７条平行隧洞，即　个，能量释放５．４　Ｘ　１０　Ｊ，震级大于一０．６的事件有４　１　－－４　引水隧洞、施工排水洞和Ａ、Ｂ辅助洞等，图２１　个，震级为一２一一１的事件有１４个；采取调控措施　为其平面布置。其中，４条平行布置横穿锦屏山的引　后，ｌ２月２８—３１日共发生微震累计事件数量２５个，　水隧洞，从进水口至上游调压室的平均洞线长度约　能量释放５．８×１０　Ｊ，震级大于一０．６的事件０个，震　ｌ６．６７　ｋｍ，中心距６０　ｍ，洞主轴线方位角为Ｎ５８。Ｗ，　级为一２～一１的事件７个。通过以上对比可以看出，　开挖直径ｌ２．４０～１３．００　ｍ，全线一般埋深为１　５００～　微震事件数和能量都表现为明显的降低，微震活动明　２　０００　１ＩＩ，最大埋深达２　５２５　ｍ。隧洞具有大、长、深等　减弱。　特点　——…　…一…　一………………　…　：：　。　。（ｉ：：：：：：　辅助洞　－－－・－＿ｌ－一・－－・－－・・－－●－－・■－＿＿＝＝＝言＝：；；；车；毒＝葛；ｉ；；；：＝；；翻　＝；；；；＝；：＝；；；；；；ｉ；；　；＝：＝　；＝；；＝＝；；｝ｊ；；三三；；＝；＝；；；：；；；；辅助洞　排水洞　５ｌ水隧洞４　引水隧洞３　ｇＩ水隧洞２　；ｌ水隧洞ｌ　图２１　水电站隧洞布置平面图　Ｆｉｇ．２　１　Ｐｌａｎ　ｏｆ　ｌａｙｏｕｔ　ｏｆ　ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｔｕｎｎｅｌｓ　在采用岩爆监测预警系统前，２条辅助洞发生岩　表２　相邻平行最大埋深洞段岩爆风险控制效果比较　爆，造成人员伤亡和严重恐慌，施工队伍被迫更换多　Ｔａｂｌｅ　２　Ｒｏｅｋｂｕｒｓｔ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｅｆｆｅｃｔｓ　次，工期延误１年以上。排水洞２００９年ｌ　１月２８日发　对比项　技术应用前　技术应用后　ｌ三极强岩爆，ＴＢＭ被毁，多人伤亡，停工半年，被迫更　岩爆长度　总长　辅助洞Ａ为２０．２％；　引水隧洞平均７．３％　度比　辅助洞Ｂ为２３．９％　排水洞为５．７％　改施工方案。　强烈岩爆次数　平辅助洞辅助洞Ｂ己ｌ水隧洞平均２．３次　之后采用微震监测技术进行监测预警与预控，通　￣１０．５　过微震数据采集系统连续进行数据采集、数据远程传　２．４．２锦屏地下实验室二期开挖全过程灾害监测预　输、数据处理与分析，实现对施工隧洞微震事件的连续　警与防控　监测和分析。相邻平行最大埋深洞段岩爆风险控制效　锦屏地下实验室二期工程位于锦屏交通洞Ａ洞　果见表２。　南侧，最大埋深约２　４００　ｍ，是目前世界上埋深最大的　第３期　钱Ｌ虎：　隧道Ｉ　矬没地质预｛ｆ｛及佶息化技术的ｔ要进腱及发　力　实验室，施工过程巾潜在的　爆、片帮、坍塌等硬　＿ｒ　程灾害发牛的频率高、危害，　ｊ根据锦屏深部地下　实验室二期的功能没汁要求，结合　置　域的地质条　Ｊ二作流　通过　维卡；ｌ　的可视化演，Ｊ　，ｕ丁以实现　对建没Ｔ程项目的碰掩检测、施工进度模拟、ｌＩ　程质　量分析和安全风险防　等　。　地铁建没的管线施工中，需要　非常有限的　空间１人Ｊ．，，！ｌ＝＝成通信、信号、综介　控以及通风、暖通、消　防、电力等　Ｌ个专业系统的安装，各系统之　碰掩　冲突、返Ｔ修改等问题突出，合理布置这　系统与建　筑、结构ｌｌ１Ｊ的空问关系非常重要。而二维Ｉ矧纸【ｆ１于　无法ｆ｜ｒ视化，往往会　敛施Ｔ前各专业的冲突问题　件、已有ｆ『【４窜布置和施工条什，地下实验窒总体力‘案采　用４洞９搴“错开型”的布援形　，见图２２。ＩＩ前　有　９个实验　，其中，１　－－－６　为物理实验室，７　＿９　规划为　深部岩石力学实验室。１　一８　实验室长度均为６５　Ｉｌｌ，　城门洞型，隧洞截面１４　ｌｑｑ×１４　Ｉｌｌ，９　实验室长６０　Ｉｎ（东　西两侧各３０　ｍ）。各实验室均采用钻爆法施　，分３　层开挖，上层８．０　Ｉｌｌ，中层５．０　Ｉ１＂１，下层１．０　ｎ１　、　支护　方式主要为锚杆和喷射混凝土。　辆§Ｉｌ　之洞　图２２锦屏地下实验室二期隧洞布置图　Ｆｉｇ．２２　Ｉ　ａｙｏｕｔ　ｏｆ　２ｎｄ　ｐｈａｓｅ　ｔｕｎｎｅｌ　ｐｒｏｊｅｃｔｓ【１ｆ　１ｉｌ　ｎｇ　Ｉ１ｌｌｌ　ｒｇｌ＇Ｏｔｌｎ（Ｉ　ｌａｂｏｒａｔｏ　ｒ　ｖ　在７　和８　实验室施工外挖过稚巾，于２０１　５　８　月２３日发　一次极强岩爆。　爆　域长约４４　ｒ　１，Ｉ岛　５～６　１３＇１，最大爆坑深度３．１　ｍ，最大爆坑　、Ｊ‘达　２．４　ｍ×２．４　Ｉ１１×１　ｍ，岩块最大弹射距离７～１０　Ｉｌｌ，爆　出岩块体积约４００　Ｉｌｌ　，岩爆造成７　、８　实验　Ｉ　层南　侧边墙已完成的支护系统严畦破坏，破坏Ⅸ的锚什　被拉断和拔　，钢筋网和初喷混凝土被抛　、山于　采取全过程灾害监测预警与防控措施，本次“８・２３”　极强岩爆在发生前２　ｈ被成功颅警，施＿Ｌ单化根　岩　爆预警信息及时通知现场，　撤离了高风险Ｉ　的施　工人员和设备，成功避免了　小次大规模极　爆　带来的人员伤亡和设备损火，保　了实验奉二划ｒ　程建设期的施］二安全。　３基于ＢＩＭ技术的建筑物（隧道工程）的安全　风险监控　３．１　ＢＩＭ技术内涵　ＢＩＭ（ｂｕｉｈｔｉｎｇ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ）的本质就足　把数据转化为信息，通过数字信息仿真模拟建筑物　（隧道）具有的真实信息，以＝！维虚拟现实技术建模，　实现可视化的工程数据模，　在建设项日铃理过　中，通过运用ＢＩＭ技术，从设汁阶段厅始就建、　相　协调、内部一致的叮运算二维信息模型，叮以大幅度　降低参建各方项目管理的难度，从而解决了许多原　来二维平　模型不能解决的问题。从某种程度Ｉ一　说，ＢＩＭ不仅仅是一种模型工具，而且是一个　同的　难以刽解决　由于ＢＩＭ技术模型具有数字化、可视　化、　实化的特点，采Ｉ１Ｊ　ＢＩＭ技术模型进行车站的施　工碰掩研究，可使项【Ｉ各参与方进行尤』１＿｛Ｊ隙共享及　兀障碍交流，在整个项『＿ｌ删期高效协同．卜作，从而有　效斛决　述难题　。　．ｉ￣ｔｑ－风险特殊区段地铁施工中，为Ｊ　降低灾难性　事故的发，Ｅ概率，我们　＾　要实时地对安余风险进行感　知，才能及时防范事故发乍。凶此，进一步将包含岩土　地质信息、地下管线信息、周边建筑技术信息、机械人　员信息、施ｒ监测信息等　内的上程实体‘　施上工序　信息对应的时问维集成，建　地铁施　ｌ　的４Ｄ模型：　某地铁　站４Ｄ模型见　２３　．　（　）　（ｆ）　图２３某地铁车站４Ｄ模型　Ｆｉｇ．２３　４Ｄ　ｍｏｄｅｌｓ　ｏｆ　ａ　Ｍｅｔｒｏ　ｓｔａｌ　ｉｏｎ　３．２　隧道施工安全风险实时感知及实时预警系统　下义以武汉某地铁越　隧道联络通道施＿『　过程中　的风险控圳为例，介绍施Ｉ　中的安全风险实时感知及　实时预警系统。　隧道建设　第３７卷　３．２．１　安全风险实时感知系统　为了实现对工程周边环境与工程结构等多物理量　的连续实时感知，提高风险特殊区段地铁施工安全风　和物的不安全状态会导致安全事故的发生。因此，某　地铁隧道联络通道施工过程中，除了建立多场耦合实　时感知系统实时获取物的状态外，人的行为对于施工　险信息的采集和传输能力，将光纤光栅传感技术引入　到了某地铁隧道联络通道的冻结法施工中。由于光纤　光栅传感器具有耦合监测、高精度、自动连续、抗电磁　安全风险控制而言更为重要　。因此，在多场耦合实　时感知系统的基础上，实现了复杂环境下长大隧道中　实时跟踪移动目标，并将联络通道施工过程中环境、结　构和人的安全信息综合起来进行安全分析判断，并及　时有效地发布预警信息，第一时间通知现场作业人员　采取应急措施，实现了安全知控一体化和实时化。安　全知控一体化和实时化原理见图２５。　干扰、不受水和潮气影响、远距离传输等诸多优点，工　程利用光纤光栅传感器对水平冻土、联络通道初期支　护和既有隧道管片分别进行温度一应变耦合监测，构　建了联络通道施工多场耦合实时感知系统，从而实现　了整个施工周期内对数据的自动连续采集和实时分析　与预警　。　实时感知系统组成见图２４，包括独立供电系统、　姚　一　数据存储分析系统、数据实时采集系统等３部分，并增　设防尘防水保护系统。　ＩＬ　　／温度位、移应场—力　Ｉ，—　、ＪＩ　Ｌ臣习　ｌ　　一　／…　　ｉ—、Ｊｉ　－－　、●＿　光纤光栅解调心　＼、＿　光纤光栅传感嚣　图２５　安全知控一体化和实时化示意图　Ｆｉｇ．２５　Ｓｋｅｔｃｈ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅ＇ａ］一ｔｉｍｅ　ｗａｒｎｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　地铁施工过程中存在大量的安全信息，必须充分、　及时掌握这些安全信息才能对其进行有效的安全控　图２４实时感知系统组成　Ｆｉｇ．２４　Ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　ｐｅｒｃｅｉｖｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　制。因此，ＢＩＭ、物联网、数据融合等前沿信息技术的　应用是提升地铁工程施工安全风险控制水平的重要途　径之一，它对于提高地铁施工过程中安全信息的采集、　３．２．２安全风险实时预警系统　从海因里希的事故连锁理论、轨迹交叉理论等事　故致因理论中，我们可以得知，施工中人的不安全行为　传输、分析和挖掘能力，降低施工安全风险，具有突出　作用。隧道实时定位系统架构见图２６。　！……　息节直…一　。…　＃‘　。捌　一　＾　一・…＿　＿控制中心　　－　…　…　’　第３期　钱七虎：　隧道Ｉ：　建设地质预报及信息化技术的主要进展及发展方向　２６ｌ　４　隧道工程建设信息化技术的发展方向　４．１　开展基于大数据技术的ＴＢＭ／盾构施工时的分　析与控制研究　数据（比如地层类型、土体物理力学参数、地下水位　等），加上各监测点获取的数据（包括区间隧道上方、　周边布置的监测点以及大量管线、建筑物、道路布置　的测点），数据形式多样（包括数值、文字、图片等资　料）。总的来说，盾构／ＴＢＭ施工数据量巨大。盾构　掘进参数之间、盾构掘进参数与地层变形之间相互　关联，非常复杂，呈现出大量、多态、多源、多维的大　隧道建设时的工程事故和ＴＢＭ／盾构的低运行　除了与客观不良地质条件有关，还与ＴＢＭ／盾构的选　型不当以及操控参数选择不合理有关。如何使选型　与参数选择从经验上升为科学？运用大数据技术是　一个可行的方向。　大数据技术是指对数据规模大、结构复杂度高、关　数据特征。因此，盾构／ＴＢＭ施工数据是典型的大数　据应用范例。　４．１．４大数据技术在ＴＢＭ／盾构施工中的应用前景　目前中国大部分的地铁工程都采用盾构施工，山　４．１．１大数据技术的定义和特征　联度强的数据集进行处理与应用的处理技术。具有以　下“４Ｖ”特征：１）Ｖｏｌｕｍｅ（大量），数据量巨大；２）　Ｖａｒｉｅｔｙ（多样化），数据类型多且十分复杂；３）Ｖｅｌｏｃｉｔｙ　岭隧道和引水隧道等长大隧道建设中采用ＴＢＭ施工　（快速），处理速度要求快；４）Ｖａｌｕｅ（价值密度低），虽　然数据采集量巨大，但有用数据少。　４．１．２大数据技术内涵　大数据涉及到的技术主要包括数据挖掘与关联分　的也越来越多，并都研发了施工信息管理系统（见图　２７），系统用以支持ＴＢＭ／盾构的远程监控，通过多种　传输方式将掘进数据发送至中心服务器并自动存储，　其采集、翻译、传输和存储分析的过程见图２８。因此，　ＴＢＭ／盾构施工管理信息化技术的应用为大数据分析　提供了数据基础。　析技术、机器学习、模式识别、预测模型、时序分析以及　可视化处理等。　１）数据挖掘。数据挖掘是一个知识发现的过程，　即从大量的数据中自动搜索隐藏在其中的知识或特殊　关系信息的过程。　２）关联分析。关联分析是从大量数据中分析各　数据项之间有价值的相关关系。比如２０世纪９０年代　美国沃尔玛超市基于销售数据关联分析，将啤酒与尿　布２个看上去没有关系的商品放在一起进行销售，获　得了很好的收益。　（ａ）宁和城际轨道交通一期风险管控系统　３）机器学习。机器学习主要研究如何使用电脑　来模拟和实现人类学习时获取知识的过程，重构已有　知识，提升自身处理问题能力从而形成创新。机器学　习的最终目的是从数据中自动分析获取规律性知识，　‘　‘…’。。。。。‘。。。。。　…。　ｌｌｌＩｌｌｌＩＩＩＩ＿：　：　～　　并用于对未知数据进行预测、判断和评估。机器学习　与统计推断学联系密切。　～　…一ｆ　…＇　　●　”　，　“　…　。一　‘－＿…　－＿　…　．　４．１．３大数据技术应用在ＴＢＭ／盾构施工中的可行　性分析　ＴＢＭ／盾构施工数据是典型的大数据问题，大数　据的概念和ＴＢＭ／盾构施工数据具有天然的契合性。　…　∞　Ｕ２Ｚｌ　…　《　＿　＿　・　（ｂ）成郝地铁建没上程安全Ｊｘｌ险监控系统　ＴＢＭ／盾构在施工掘进过程中连续自动采集数据并存　储在数据库中。比如海瑞克盾构每２．５　Ｓ会自动采　集，每ｌ０　Ｓ会自动存储一次数据。对于Ｉ条长约２５　Ｆｉｇ．２７　图２７　地铁盾构施工信息管理系统　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　Ｍｅｔｒｏ　ｓｈｉｅｌｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｋｍ的隧道来说，单就掘进参数而言，每台盾构每分　钟产生包括盾构扭矩、推力、转速、贯人度等掘进参　数在内的掘进数据，如果推进２　ｈ，ｌ条线路将产生约　４．２　ｘ　１０　组掘进数据，盾构／ＴＢＭ掘进数据不仅包括　通过大数据技术有效利用ＴＢＭ／盾构施工中的大　数据，对优化ＴＢＭ／盾构的设计，正确进行ＴＢＭ／盾构　的选型，提升ＴＢＭ／盾构的掘进效率和控制施工时的　事故发生具有重要意义，其关键是建立数据联盟以及　对ＴＢＭ／盾构施工海量数据的数据挖掘和关联分析技　术的研究和提升。　自身的掘进参数（扭矩、推力、转速、贯入度等），还有　地层变形数据（包括应力、位移），以及掘进地层地质　２６２　隧道建设　第３７卷　该平台是集数据信息存储、查询、三维可视化建模及虚　拟浏览为一体的综合系统。其信息包括地形、地理的　基础地理数据；包括工程地质和水文地质、环境地质　的地质数据（两者共称为地层数据），隧道主体的设　计、施工及监测数据等。　智慧隧道是为隧道工程建设和运营服务的隧道工　接入互联网的备类终端设备　（…一　，云瑟耋菁心）　图２８盾构数据采集过程　Ｆｉｇ．２８　Ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｈｉｅｌｄ　…　『ｉ　　《、　ｌ　¨１．　程信息化的高级阶段。包括智慧和智能２方面：智慧　是对大系统和巨系统而言，例如城市是一个巨系统，包　括人、自然和社会等的综合体。隧道是一个大系统，包　括隧道本体、隧道环境、隧道建设者和运营者的综合　体；智能是对某项技术、某个功能和某种仪器设备而　言，如智能手机、智能传感机和智能交通等。　具体来说，智慧隧道就是让作为隧道系统主体　的隧道工程建设者和运营者更聪明。首先，它通过　互联网把无处不在的被植入隧道本体、周围地层中　基于大数据技术开展ＴＢＭ／盾构施工中的应用　研究在国内刚刚起步，是一个富有探索性和挑战性　的课题，尚未有成功的应用实例。例如ＴＢＭ／盾构的　扭矩是其选型的重要参数，现在依据的是日本公式　Ｔ＝ａＤ　，式中影响参数单一（仅为盾构外径Ｄ）。盾　构外径Ｄ大时，扭矩偏大，不能充分发挥切削能力；　盾构外径Ｄ小时，扭矩偏小，容易出现扭矩过载。因　其复杂性，进行理论研究很难，可以通过大数据技术　对以往掘进施工参数进行统计挖掘，分析不同地质　条件下不同类型盾构掘进参数的变化规律，得到适　的智能化传感器、实时跟踪移动目标的ＧＰＳ定位单　元以及无线射频识别单元连接起来形成物联网，以　此实现对物理隧道（隧道本体和环境）、隧道建设者　和设备的全面感知；除此之外，智慧隧道利用云计算　技术能对感知信息进行智能处理和分析，实现网　用性强的经验公式，为优化国产盾构选型参数提供　技术支持。再如如何选择与地层特性相适应的掘进　参数，从而保证开挖面稳定、减小地层变形位移是盾　构施工控制的难点。可以通过对不同地层内掘进时　上“数字隧道”与物联网的融合；最后，在分析处理　后发出对包括超前地质预报、设计方案和修改、施工　方案的实施（如盾构推进的操作参数的确定等）、预　警信息的发布、应急防治方案的实施等作出智能化　响应和决策支持的指令。　４．２．２智慧隧道和数字隧道的区别和联系　数字隧道是物理隧道在网上的虚拟对照体，两者　的掘进参数与地层变形参数进行统计来控制掘进，　分析盾构掘进参数与地层变形之间复杂的规律性关　系，为有效预测复杂条件下地层变形、防治地面隆起　或坍塌事故提供依据。　４．２数字隧道向智慧隧道（建设和运营维护）的发展　是分离的；智慧隧道运用物联网可以把数字隧道与物　理隧道无缝连接在一起，是物联网与“数字隧道”的融　合，智慧隧道是数字隧道功能的延伸、拓展和升华，是　数字隧道的智能化。利用云计算对实时感知数据进行　快速和协同处理，并在大数据技术所具备的感知能力、　逻辑思维能力、自学习与自适应能力和行为决策能力　智慧工程方面国外已有一些实例，如：２００６年，新　加坡启动“智慧国家２０１５”计划，建立了针对交通堵塞　预报的智慧城市系统；２００９年，韩国仁川实现了房间耗　能的智能控制与通过网络监测病人状况的智慧城市应　用；昆士兰建立了对桥的智能安全系统，通过装在桥上　的基础上提供智能化服务。　的传感器，确保桥的安全；爱尔兰“智慧湾”利用浮桥上　的传感器及渔民手机，监测水面上的漂浮物、水流，沟通　渔民和餐厅的交易；瑞典斯德哥尔摩智慧城市系统使　智慧隧道和数字隧道之间并无绝对界线，是可以　过渡的，例如有４Ｄ数字隧道、Ⅳ维数字隧道……，相　应有４Ｄ和ⅣＤ　ＢＩＭ技术。　４．２．３智慧隧道智的体现　１）透彻感知。无处不在的智能传感器，对隧道、　环境、设备和人及其状态实现全面、综合地感知和对其　运行状态的实时感测。　汽车使用量降低２５％，尾气排放降低８％一１４％。隧道　工程也将从数字隧道向智慧隧道方向发展。　４．２．１　数字隧道和智慧隧道的概念　数字隧道是隧道工程信息化的初级阶段，是“物　理隧道”（实体隧道）的虚拟对照体，以信息化手段对　隧道建设过程中的勘察、设计、施工及监测等数据进行　集中有效管理。具体体现为数字隧道工程基础平台，　２）全面互联。通过运用物联网将所有传感器全　面连接，通过运用互联网实现感知数据的智能传输和　存储。　３）深度整合。物联网和互联网完全链接和融合，　第３期　钱七虎：　隧道工程建设地质预报及信息化技术的主要进展及发展方向　２６３　将多源异构数据整合为一致性数据——隧道工程建设　和运营全图。　４）智能服务。在隧道智慧信息（网络、数据）基础　上，利用云计算构架一种新的能提供服务的系统结构，　基于大数据技术，对海量感知数据进行并行处理、数据　挖掘与知识发现，能够为隧道建设和运营提供各种不　同层次、不同要求的高效率智能化服务。　４．２．４智慧隧道建设　建设智慧隧道的关键是做好智慧隧道工程数据交　换共享平台建设。这是一个智慧信息基础设施一智慧　应用服务技术支持层一智感应用服务层的推进过程。　要有４方面的提升：１）三维可视化表达一统一　时空基准的四维信息；２）“静态数据＋周期性更　新”一“实时获取＋动态更新”；３）“有限服务”一“全　面深度服务”；４）“事后分析＋辅助决策”一“实时分　析＋智能数据挖掘＋知识发现＋实时决策”。　５　结语　不断提高地质预报技术水平，加强隧道建设、运营　维护全过程的信息化、可视化、智慧化研究，逐步实现　隧道更加安全、高质、高效、智能的建设与管理，是今后　一个时期的发展方向。　参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：　李术才，刘斌，李树忱，等．基于激发极化法的隧道含水地　质构造超前探测研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２０１１，３０　（７）：１２９７—１３０９．（ＬＩ　Ｓｈｕｃａｉ，ＬＩＵ　Ｂｉｎ，ＬＩ　Ｓｈｕｃｈｅｎ，ｅｔ　ａ１．　Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｔｕｎｎｅｌ　ｗａｔｅｒ－ｂｅａｔｉｎｇ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｗｉｔｈ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｏｃｋ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１　１，　３０（７）：１２９７—１３０９．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［２］　李术才，苏茂鑫，薛翊国，等．城市地铁跨孔电阻率ＣＴ超　前地质预报方法研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２０１４，３３　（５）：９１３—９２０．（ＬＩ　Ｓｈｕｃａｉ，ＳＵ　Ｍａｏｘｉｎ，ＸＵＥ　Ｙｉｇｕｏ，　ｅｔ　ａ１．Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｃｏｍｐｕｔｅｄ　ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ　ｏｆ　ｃｒｏｓｓ—ｈｏｌｅ　ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ　ｉｎ　ｕｒｂａｎ　ｓｕｂｗａｙ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｏｃｋ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１４，３３（５）：９１３—　９２０．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［３］　钱七虎．岩爆、冲击地压的定义、机制、分类及其定量预测　模型［Ｊ］．岩土力学，２０１４，３５（１）：１—６．（ＱＩＡＮ　Ｑｉｈｕ．　Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ，ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，　ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　ｆｏｒｅｃａｓｔ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｒｏｃｋｂｕｒｓｔ　ａｎｄ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｂｕｍｐ［Ｊ］．Ｒｏｃｋ　ａｎｄ　Ｓｏｉｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２０１４，３５（１）：１—６．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［４］冯夏庭，张传庆，陈炳瑞，等．岩爆孕育过程的动态调控　［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２０１２，３１（１０）：１９８３—１９９７．　（ＦＥＮＧ　Ｘｉａｔｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｃｈｕａｎｑｉｎｇ，ＣＨＥＮ　Ｂｉｎｇｒｎｉ，ｅｔ　ａ１．　Ｄｙｎａｍｉｃａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｒｏｃｋｂｕｒｓｔ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｏｃｋ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１２，　３１（１０）：１９８３—１９９７．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［５］　张文东，马天辉，唐春安，等．锦屏二级水电站引水隧洞岩　爆特征及微震监测规律研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，　２０１４，３３（２）：３３９—３４８．（ＺＨＡＮＧ　Ｗｅｎｄｏｎｇ，ＭＡ　Ｔｉａｎｈｕｉ，　ＴＡＮＧ　Ｃｈｕｎ’ａｎ，ｅｔ　ａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｒｏｃｋｂｕｒｓｔ　ａｎｄ　ｆｉｌｅｓ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏｓｅｉｓｍｉｃ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｔ　ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ　ｔｕｎｎｅｌｓ　ｉｎ　Ｊｉｎｐｉｎｇ　ＩＩ　ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｏｃｋ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１４，３３（２）：３３９—　３４８．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［６］　冯夏庭，吴世勇，李邵军，等．中国锦屏地下实验室二期工　程安全原位综合监测与分析［Ｊ］．岩石力学与工程学报，　２０１６，３５（４）：６４９—６５７．（ＦＥＮＧ　Ｘｉａｔｉｎｇ，ＷＵ　Ｓｈｉｙｏｎｇ，ＬＩ　Ｓｈａ￣ｕｎ，ｅｔ　ａ１．Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｆｉｅｌｄ　ｍｏｎｉｔｏｉｒｎｇ　ｏｆ　ｄｅｅｐ　ｔｕｎｎｅｌｓ　ａｔ　Ｊｉｎｐｉｎｇ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ（ＣＪＰＬ—ＩＩ）ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｏｃｋ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　２０１６，３５（４）：６４９—６５７．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［７］　刘卡丁，张永成，陈丽娟．基于ＢＩＭ技术的地铁车站管线　综合安装碰撞分析研究［Ｊ］．土木工程与管理学报，２０１５，　３２（１）：５３—５８．（ＬＩＵ　Ｋａｄｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｙｏｎｇｃｈｅｎｇ，ＣＨＥＮ　Ｌｉｊｕａｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｓｕｂｗａｙ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｐｉｐｅｌｉｎｅ　ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ　ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＢＩＭ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｌ　Ｊ．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２０１５，３２（１）：５３—５８．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［８］　丁烈云，周诚．复杂环境下地铁施工安全风险自动识别与　预警研究［Ｊ］．中国工程科学，２０１２，１４（１２）：８５—９３．　（ＤＩＮＧ　Ｌｉｅｙｕｎ，ＺＨＯＵ　Ｃｈｅｎｇ．Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｒｉｓｋ　ｉｄｅｎｔｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓａｆｅｔｙ　ｅａｒｌｙ—ｗａｒｎｉｎｇ　ｏｆ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｕｎｄｅｒ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｅｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，２０１２，１４　（１２）：８５—９３．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））