[发明专利]一种盾构通用型管片选点模型的构建方法及其应用

说明书

本发明属于盾构施工技术领域，具体公开一种盾构通用型管片选点模型的构建方法及其应用，构建方法包括：构建训练样本集，训练神经网络得到盾构通用型管片选点模型；其中每个训练样本的获取方法为：建立盾构机模型、管片模型和DTA；基于DTA随机确定当前待拼装管片的上一环管片在DTA上对应点的坐标、上一环管片的位姿和点位、盾构机当前在DTA上对应点的坐标以及盾构机当前位姿，以测量或计算当前模型状态下的施工参数；基于上一环管片的位姿和点位、施工参数以及待拼装管片在DTA上对应点的坐标，确定待拼装管片的点位以作为标签，得到一个训练样本。本发明解决了训练管片选点模型数据量不足的问题，并保证管片点位选取合理性，提高管片选点效率。

技术领域

本发明属于盾构施工技术领域，更具体地，涉及一种盾构通用型管片选点模型的构建方法及其应用。

背景技术

盾构法是一种隧道施工方法，是在盾构机的钢壳之内保持开挖面稳定的同时，安全向前掘进，在其尾部进行管片的拼装，然后用千斤顶顶推已拼装好的管片，利用其反力将盾构推进。盾构机每推进一个工作行程，就在盾尾支护下拼装一段管片，并及时地向靠近盾尾后面的地层与管片外周之间的空隙中压注浆液,以防止隧道及地面下沉,同时不断从开挖面排出土方。盾构法施工相对其它施工方法一个显著的特点就是拼装成环的管片直接成为隧道的最终衬砌。因此，盾构施工对管片拼装质量的要求极高，管片的拼装质量直接影响隧道质量。

通用型管片是指在整条隧道施工中只使用一种具有一定楔形量的圆环，通过楔形圆环的有序旋转来拟合各种线型的隧道轴线。通用型管片的选型受限因素很多，选型过程复杂。目前绝大部分是由经验人员根据现场施工数据人工进行选型，这种选型方式具有盲目性和随意性，容易出现管片选型不合理的情况，难以确保隧道的整体质量，且效率低、对操作人员要求极高。

发明内容

本发明提供一种盾构通用型管片选点模型的构建方法及其应用，用以解决现有盾构通用型管片选点方法存在选点效率低的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种盾构通用型管片选点模型的构建方法，包括：

构建训练样本集，训练神经网络得到盾构通用型管片选点模型；

其中，每个训练样本的获取方法为：

建立盾构机模型、管片模型和DTA；

基于所述DTA，随机确定当前待拼装管片的上一环管片在DTA上对应点的坐标、所述上一环管片的位姿和点位、盾构机当前在DTA上对应点的坐标以及盾构机当前的位姿；

根据所述上一环管片的位姿和所述盾构机当前的位姿，测量或计算当前模型状态下的施工参数；并基于上一环管片的位姿和点位、所述施工参数以及待拼装管片在DTA上对应点的坐标，确定待拼装管片的点位以作为标签，得到一个训练样本。

本发明的有益效果是：本发明为解决盾构施工管片拼装点位受限因素多、难以合理选取的难题，提出基于合理的管片选点数据训练优化神经网络模型得到管片选点模型，相较于人工选点，本方法能保证管片选点的合理性。针对因管片历史数据少、数据记录不完整等原因导致的难以获取足够的历史施工数据来训练优化管片自动选点模型的问题，本方法基于计算机仿真技术通过随机确定上一环管片的位姿等信息获取样本数据，可有效解决这一难题。本方法的管片自动选点方法，可保证管片点位选取的合理性，从而保证成型隧道的质量，提高管片选点的效率，同时也解决了训练管片选点模型数据量不足的问题。

上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述盾构机当前在DTA上对应点的坐标的确定方法为：

基于所述上一环管片在DTA上对应点的坐标以及所述盾构机的几何尺寸，确定盾构机当前在DTA上对应点的坐标。

进一步，所述上一环管片在DTA上对应点的坐标、所述上一环管片的位姿和点位的随机确定方式为：