[发明专利]基于改进灰狼算法的隧道围岩破裂点定位方法

说明书

本发明公开了一种基于改进灰狼算法的隧道围岩破裂点定位方法，针对传统声发射定位算法效率偏低、精度较差的缺点，提出了利用灰狼算法，在声发射监测数据的基础上，以走时方程残差绝对值之和作为灰狼算法的适应度函数，来对围岩破裂点空间坐标进行搜索，同时为克服灰狼算法局部搜索能力欠佳的问题，引入了种群记忆淘汰机制对灰狼算法进行了改进，并且采用余弦函数递减形式对收敛因子进行了改进。本发明较好地提高了定位算法的计算效率，准确度以及稳定性，并以直观形象的方式展示出了隧道开挖过程中围岩开裂破坏的发生位置，为隧道施工提供了一种快速准确的实时监测预警手段。

技术领域

本发明涉及隧道安全监测技术领域，具体涉及一种基于改进灰狼算法的隧道围岩破裂点定位方法。

背景技术

隧道开挖过程中，围岩的失稳破坏将会导致严重的人身及财产损失，因此对施工过程中围岩的破裂进行实时监测具有重要的工程意义，可以为灾害的防治提供依据，从而避免灾害的发生。

声发射监测技术不仅可以实时探测到岩石内部微裂纹的产生，并且可以实现较为准确的定位，现已广泛应用于岩土工程地质灾害防治中。然而传统的声发射定位算法都有各自的局限，效率偏低，精度较差，亟待改进。

随着计算机技术的快速发展，越来越多的智能算法相继涌现，因其搜索能力强、收敛快、结构简单、易实现等优点，一经问世就受到了学者的广泛关注，现己成功应用于参数优化、图像处理等领域中，但在声发射定位领域还鲜有应用。

综上所述，利用智能算法对传统的声发射定位方法进行改进，可以实现更为快速准确的隧道围岩破裂声发射定位，为隧道工程灾害防治工作提供更加可靠的监测数据。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种基于改进灰狼算法的隧道围岩破裂点定位方法，通过声发射监测数据，采用智能算法定位围岩破裂点的位置，提高定位的效率和、准确度和稳定性。

具体技术方案如下：

第一方面，提供了一种基于改进灰狼算法的隧道围岩破裂点定位方法，包括：

通过多个均匀分布的声发射探头采集隧道围岩破裂时产生的P波信号，记录每个声发射探头接收到P波信号的接收时刻；

基于每个声发射探头在定位空间中的空间坐标，以及接收到P波信号的接收时刻，通过灰狼算法定位破裂点对应的破裂点坐标。

结合第一方面，在第一方面的第一种可实现方式中，所述通过灰狼算法定位破裂点对应的破裂点坐标包括：

在定位空间中随机选取多个空间点，并确定每个空间点的坐标；

通过空间点的坐标，以及各个声发射探头对应的空间坐标和接收时刻，计算每个空间点的适应度函数值；

根据适应度函数值从所有空间点中选取m个最优空间点；

基于最优空间点的坐标更新每个空间点的适应度函数值；

判断是否满足结束条件，如果不满足，则重新选取m个最优空间点每个空间点的适应度函数值，如此迭代，直至满足结束条件，选取最小适应度函数值对应的坐标作为所述破裂点坐标。

结合第一方面的第一种可实现方式，在第一方面的第二种可实现方式中，所述计算每个空间点的适应度函数值包括：

通过空间点的坐标，以及所述声发射探头对应的空间坐标和接收时刻，计算空间点相对于各个声发射探头的走时方程残差；

根据空间点相对于各个声发射探头的走时方程残差确定所述空间点的适应度函数值。

结合第一方面的第一种可实现方式，在第一方面的第三种可实现方式中，采用以下方法选取m个最优空间点：

按照由小到大的顺序对计算得到的所有适应度函数值进行排序；