[发明专利]一种盾构隧道复合地层组段实施系统及实施方法

权利要求书

1.一种盾构隧道复合地层组段实施系统，其特征在于：包括：盾构隧道数据输入模块（S1）、盾构隧道数据预处理模块（S2）、隧道复合地层组段划分与盾构掘进参数算法分析模块（S3）、盾构隧道复合地层组段分类输出模块（S4）以及盾构隧道复合地层组段分类应用模块（S5），

所述盾构隧道数据输入模块（S1），用于获取包括隧道线路概况、地层地质特征、盾构掘进参数以及施工监测数据的盾构隧道数据，输入盾构隧道数据并存储至历史数据库；

所述盾构隧道数据预处理模块（S2），用于判断历史数据库中的盾构隧道数据是否正常，并对历史数据库中的正常的盾构隧道数据进行数据特征提取以及数据规范预处理；

所述隧道复合地层组段划分与盾构掘进参数算法分析模块（S3），用于通过算法分析经过盾构隧道数据预处理模块（S2）处理的盾构隧道数据从而获得盾构隧道复合地层组段划分的组段类别数据库以及掘进参数数据库；

所述盾构隧道复合地层组段分类输出模块（S4），用于通过人机交互界面输出盾构隧道复合地层组段的类别总数目、各组段类别编号、地层特征以及各类别地层组段相适应的掘进参数建议值；

所述盾构隧道复合地层组段分类应用模块（S5），用于将盾构隧道复合地层组段应用到盾构掘进工程实践施工作业或增加新的地层类别至隧道复合地层组段。

2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道复合地层组段实施系统，其特征在于：所述盾构隧道数据包括线路工程地质特征、岩土层物理力学性质、地下水性质以及地质构造；

所述盾构隧道数据预处理模块（S2）包括：

复合地层围岩特征属性的数据预处理模块，用于依据线路工程地质特征、岩土层物理力学性质、地下水性质以及地质构造，进行盾构隧道复合地层组段初始编号；

盾构掘进参数的数据预处理模块，用于判断盾构隧道数据是否正常，并选择正常状态的盾构隧道数据进行后续分析，设置盾构掘进参数不同组合，对盾构隧道数据进行规范化预处理。

3.根据权利要求2所述的一种盾构隧道复合地层组段实施系统，其特征在于：所述复合地层围岩特征属性的数据预处理模块包括：

隧道剖面复合地层分类编号单元，用于考虑隧道剖面范围内地层的岩土层、岩石层以及土层的几何特征因素；所述岩土层分布几何特征因素包括：岩土层种类、数量、层厚和相对分布；所述岩石层的几何特征因素包括：成因类别、工程分类、坚硬程度、风化程度；所述土层的几何特征因素包括：土层类别、性质和厚度；其中至少有两项存在较大差异即赋予不同编号；

隧道洞顶覆盖土层分类编号单元，用于考虑覆盖土层厚度、物理力学性质及其对土体在隧道上方形成拱效应的不同影响程度；

水文地质条件分类编号单元，用于考虑隧道洞顶距离地下水位深度以及地下水埋藏类别地下水风险因素；

地质构造分类编号单元，用于考虑隧道周围地层有无不良地质现象，所述不良地质现象包括断层破碎带以及溶洞；

盾构隧道复合地层组段类别初始编号单元，用于考虑隧道洞顶覆盖土层分类编号单元、水文地质条件分类编号单元以及地质构造分类编号单元四项特征属性对盾构隧道复合地层进行分类编号；其中，只要有一项特征属性不同即赋予不同类别编号，将隧道沿线地层赋予此组段初始编号类别，构成隧道地层初始分类数据集Set-0。

4.根据权利要求2所述的一种盾构隧道复合地层组段实施系统，其特征在于：所述盾构掘进参数的数据预处理模块包括：

盾构掘进状态评价单元，用于从历史数据库中提取盾构掘进参数数据，判断盾构掘进状况是否正常，若盾构掘进状况正常，则提取盾构隧道数据进行预处理，所述盾构掘进参数数据包括盾构姿态参数、地表沉降数据以及施工工况；

盾构刀盘推进系统参数组合单元，用于从历史数据库提取刀盘转速、刀盘扭矩、千斤顶总推力和推进速度数据，构成盾构推进系统数据集Set-1；

盾构土压力系统参数组合单元，用于从历史数据库提取盾构土压力系统参数数据，构成盾构土压力系统数据集Set-2，所述盾构土压力系统参数数据包括下土仓压力、左土仓压力、右土仓压力注浆压力以及螺旋机转速；

盾构掘进数据预处理过程单元，用于从历史数据库提取盾构掘进参数数据和盾构土压力系统参数数据，进行数据清理、转换和归约处理。