[发明专利]一种基于多钻孔的隧道围岩等级判定方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于多钻孔的隧道围岩等级判定方法及系统，属于隧道工程技术领域，包括：采集钻孔过程中的钻进参数以及钻孔历程范围内的围岩等级，并利用据钻进参数及围岩等级构建样本数据；利用样本数据对构建的神经网络模型进行训练，得到围岩等级评定模型；利用围岩等级评定模型对某里程的钻进参数进行处理，得到某里程的围岩等级。本发明根据钻进参数判定围岩等级，将大大提高隧道掌子面及超前围岩等级判定的效率，自动化程度高。

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，特别涉及一种基于多钻孔的隧道围岩等级判定方法及系统。

背景技术

隧道工程中，地质情况经常发生剧烈变化，导致施工前对某些里程范围的地质状况判释出现失误，围岩等级划分不准确，影响隧道设计和施工，甚至造成严重后果。

针对围岩自动分级的研究很多，这些研究通常都需要专门人员现场采集相应数据，费时费力，容易产生施工安全问题，且对隧道施工造成影响。某些分级方法虽然不存在上述问题，但分析参数未充分考虑掌子面岩体空间分布特征，其分级结果未必能满足实际需要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述背景技术中的不足，实现对掌子面及前方围岩等级的快速、自动化的判定。

为实现以上目的，采用一种基于多钻孔的隧道围岩等级判定方法，包括如下步骤：

采集钻孔过程中的钻进参数以及钻孔历程范围内的围岩等级，并利用据钻进参数及围岩等级构建样本数据；

利用样本数据对构建的神经网络模型进行训练，得到围岩等级评定模型；

利用围岩等级评定模型对某里程的钻进参数进行处理，得到某里程的围岩等级。

进一步地，所述钻进参数包括冲击压力Ps、回转压力Pr、推进压力Pa、推进速度Va、水压力Pw以及水流量Qw。

进一步地，所述采集钻孔过程中的钻进参数以及钻孔历程范围内的围岩等级，并利用据钻进参数及围岩等级构建样本数据，包括：

采集钻孔过程中的钻进参数以及钻孔历程范围内的围岩等级；

通过插值算法，计算隧道指定里程断面处按照一定间距分布的插值点处的钻进参数，并计算各插值点处的钻进参数的平均值；

将各插值点按固定顺序排列，计算各插值点处钻进参数排列结果中极大值点数量占比；

利用钻进参数的平均值、极大值数量占比以及所述围岩等级，构建得到所述样本数据。

进一步地，所述通过插值算法，计算隧道指定里程断面处按照一定间距分布的插值点处的钻进参数，并计算各插值点处的钻进参数的平均值，包括：

提取钻孔所在里程范围内指定里程K处横断面与各钻孔交点处的钻进参数值；

在里程K处待开挖掌子面区域内，按一定间距设置插值点P_i，根据该里程断面与各钻孔交点的钻进参数值及位置，通过插值算法，获得点P_i的钻进参数插值结果；

计算各插值点P_i钻进参数的平均值，包括冲击压力平均值回转压力平均值推进压力平均值推进速度平均值水压力平均值水流量平均值

进一步地，所述利用围岩等级评定模型对某里程的钻进参数进行处理，得到某里程的围岩等级，包括：

通过插值算法，计算所述某里程断面处按照一定间距分布的插值点处的钻进参数，得到所述某里程各插值点处的钻进参数的平均值；

将所述某里程各插值点按固定顺序排列，计算各插值点处钻进参数排列结果中极大值点数量占比；