[发明专利]基于盾构施工参数评定掘进中围岩等级的确定方法和系统

说明书

本发明提供一种基于盾构施工参数评定掘进中围岩等级的确定方法和系统，包括：获取工程数据；依据所述工程数据计算获得比推力和比扭矩；依据所述比推力和比扭矩搭建模型数据库，并进行预计算；基于所述工程数据和所述预计算结果，利用模糊数学方法建立掘进地层围岩分类模糊判别模型；利用所述掘进地层围岩分类模糊判别模型进行围岩分类判别，同时对异常情况进行识别和判断。本发明充分考虑了复杂地质的随机性，有效地解决了掌子面前方工程地质条件难以判别的问题，显著地提高了围岩判别的准确度。

技术领域

本发明涉及盾构隧道施工领域，具体地，涉及一种基于盾构施工参数评定掘进中围岩等级的确定方法和系统。

背景技术

随着我国城市轨道交通建设的不断发展，盾构法隧道施工技术因其经济高效得到了越来越广泛的应用。盾构掘进施工过程具有地质环境复杂、施工安全风险大、风险源多等特点，围岩情况和掘进操作参数起着至关重要的作用。在判别了围岩情况后，可通过设定合理掘进施工参数，对环境效应和施工风险进行控制，以保证掘进安全和效率。因此有必要对盾构掘进参数进行合理的分析，开展围岩类型判别研究，这对隧道项目的安全和成本有着至关重要的影响。孙振川等于2020年在《隧道建设(中英文)》上发表的《基于大数据的盾构掘进与地质关联关系分析方法》中强调了盾构掘进参数与地质参数的关联分析研究对保证隧道顺利掘进具有较大的工程意义。因此有必要为了保证盾构掘进的安全性和经济性，提出一种基于盾构施工参数评定掘进中围岩等级的确定方法。

目前，对盾构围岩判别主要基于前期地质勘察，通常是根据前期地质钻孔的试验结果进行判断，往往难以对掌子面前方工程地质条件做出判别。经对现有技术文献检索发现，专利公开号为CN113762360A的专利公开了“一种基于SMOTE+ADACOST算法的TBM掘进过程中的围岩等级预测方法”，通过训练机器学习模型对围岩等级进行预测并对软弱围岩进行预警，然而该方法较为繁杂，对数据量要求较大，且未考虑到力学性质和实际工程地质多变性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于盾构施工参数评定掘进中围岩等级的确定方法、系统、介质和终端。

根据本发明的一个方面，提供一种基于盾构施工参数评定掘进中围岩等级的确定方法，包括：

获取工程数据；

依据所述工程数据计算获得比推力和比扭矩；

依据所述比推力和比扭矩搭建模型数据库，并进行预计算；

基于所述工程数据和所述预计算结果，利用模糊数学方法建立掘进地层围岩分类模糊判别模型；

利用所述掘进地层围岩分类模糊判别模型进行围岩分类判别，同时对异常情况进行识别和判断。

优选地，所述工程数据包括盾构隧道工程的盾构掘进参数和刀盘尺寸参数；

其中，所述盾构掘进参数把包括盾构总推力、刀盘扭矩和贯入度；

其中，所述刀盘尺寸参数数据包括刀盘滚刀半径。

优选地，所述比推力为所述比扭矩为α_F和β_T为考虑地层变异性的均匀性系数，取值范围为0～1；F为盾构总推力，单位kN；M为刀盘扭矩，单位kN·m；P_v为贯入度，单位mm；r_m为滚刀平均安装半径。

优选地，所述模型数据库由所述比推力和比扭矩组成；所述预计算包括进行数据集划分和中心点计算；

其中，所述数据集划分过程，包括：

计算模型数据库中所有比推力和比扭矩的平均值；