[發(fā)明專利]一種地質環(huán)境變形監(jiān)測的盾構施工參數(shù)調整方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011185884.4
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112307542B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設計）人: 詹濤;姜諳男;黃鳳清;萬友生;虢新平;羅志偉;姚元;謝麗輝;張峰瑞;鄭帥;許夢飛
• 申請（專利權）人: 南昌軌道交通集團有限公司地鐵項目管理分公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/17;G06F30/27;G06F17/18;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 大連至誠專利代理事務所(特殊普通合伙) 21242
• 代理人: 楊威;楊爽

1.一種地質環(huán)境變形監(jiān)測的盾構施工參數(shù)調整方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：構建地層參數(shù)識別樣本以及盾構參數(shù)控制樣本，所述地層參數(shù)識別樣本為位移監(jiān)測數(shù)據(jù)與地層參數(shù)通過梯度提升樹模型形成的對應關系；所述盾構參數(shù)控制樣本為所述地層參數(shù)與盾構施工參數(shù)通過梯度提升樹模型形成的對應關系；

S2：構建和聲記憶庫HM，所述和聲記憶庫HM由隨機生成的HMS個和聲組成，將所述梯度提升樹模型中的回歸樹數(shù)量、學習率、葉節(jié)點最小樣本數(shù)、最小分枝樣本數(shù)、決策樹最大深度作為和聲算法的優(yōu)化變量，所述多個優(yōu)化變量組成和聲；

其中，HM＝(X₁，X₂，…，X_HMS)，X為和聲；

S3：求解所述和聲記憶庫HM中的每個優(yōu)化變量的目標函數(shù)的初始值；

S4：更新所述和聲記憶庫HM，并求解更新后的所述和聲記憶庫HM中的優(yōu)化變量的目標函數(shù)值，并與每個優(yōu)化變量對應的所述目標函數(shù)初始值進行比較，將目標函數(shù)值大的優(yōu)化變量替換為目標函數(shù)值小的優(yōu)化變量；

S5：重復步驟S4，直至確定地層參數(shù)識別樣本滿足迭代停止條件；

所述迭代停止條件為地層參數(shù)識別樣本中梯度提升樹模型的優(yōu)化變量通過上述步驟迭代完成后的目標函數(shù)值均小于預設值并達到預設迭代次數(shù)；

S6：重復步驟S2-S4，直至確定盾構參數(shù)控制樣本滿足迭代停止條件；

所述迭代停止條件為盾構參數(shù)控制樣本中梯度提升樹模型的優(yōu)化變量通過上述步驟迭代完成后的目標函數(shù)值均小于預設值并達到預設迭代次數(shù)，并構建盾構參數(shù)控制樣本；

S7：分別更新地層參數(shù)識別樣本和盾構參數(shù)控制樣本中梯度提升樹模型 的優(yōu)化變量；

將獲取的位移監(jiān)測數(shù)據(jù)作為地層參數(shù)識別樣本的輸入，將地層參數(shù)識別樣本輸出的地層參數(shù)作為盾構參數(shù)控制樣本的輸入，盾構參數(shù)控制樣本輸出盾構施工參數(shù)。

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述目標函數(shù)值的求解公式如下：

X_i＝X_min+(X_max-X_min)×rand()，(i＝1，2，...，HMS) (1)

X_i為初始rand()是0-1之間的隨機數(shù)，X為優(yōu)化變量，X_max、X_min分別對應某一維解向量的最大值和最小值對應的優(yōu)化變量；

目標函數(shù)值按照以下計算：

N是解向量的維度，M是測試樣本B的個數(shù)，GBDT()是針對對應解向量為輸入?yún)?shù)，梯度提升樹模型對測試樣本的預測輸出結果，Y_j是實際輸出值，j是測試樣本B的序號，為區(qū)間最小值邊界、為區(qū)間最大值邊界、x_k為第k個解變量。

3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，采用下述任意一種方法更新所述和聲記憶庫HM，所述方法包括：通過記憶考慮加微調擾動以及在和聲記憶庫HM外部隨機選擇的方法；

其中，所述記憶考慮加微調擾動方法為：首先按照記憶考慮，從初始的和聲記憶庫HM中隨機選取一個優(yōu)化變量X_old；然后每個新的優(yōu)化變量X_new按照以下的公式進行微調擾動產(chǎn)生：

X_new＝X_old±bw×rand() (3)

其中，bw為微調擾動變量；

其中，所述在和聲記憶庫HM外部隨機選擇的方法為，則新的優(yōu)化變量X'_new為：

X'_new＝X_min+(X_max-X_min)×rand() (4)

X_new的個數(shù)與X'_new的個數(shù)之和為HMS。

4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，

所述位移監(jiān)測數(shù)據(jù)至少包括：隧道收斂位移、隧道拱頂沉降位移、地表位移、構筑物位移；

所述地層參數(shù)至少包括：彈性模量、泊松比、粘聚力和內摩擦角；

所述盾構施工參數(shù)至少包括：土倉壓力、出土量、同步注漿量、推進速度。

5.一種地質環(huán)境變形監(jiān)測的盾構施工參數(shù)調整系統(tǒng)，其特征在于，包括：

計算單元：用于計算地層參數(shù)識別樣本和盾構參數(shù)控制樣本的優(yōu)化變量的目標函數(shù)值；

判斷單元：用于判斷地層參數(shù)識別樣本和盾構參數(shù)控制樣本中優(yōu)化變量的目標函數(shù)值是否小于預設值，及地層參數(shù)識別樣本和盾構參數(shù)控制樣本是否達到預設迭代次數(shù)；

學習單元：用于盾構參數(shù)控制樣本和地層參數(shù)識別樣本中的梯度提升樹模型分別結合計算后的優(yōu)化變量的目標函數(shù)值對所述地層參數(shù)識別樣本和盾構參數(shù)控制樣本進行訓練，得到地層參數(shù)識別和盾構參數(shù)預測的梯度提升樹模型；

監(jiān)測單元：用于監(jiān)測位移監(jiān)測數(shù)據(jù)：隧道收斂位移、隧道拱頂沉降位移、地表位移、構筑物位移；

盾構施工參數(shù)計算單元：用于將獲取的位移監(jiān)測數(shù)據(jù)作為地層參數(shù)識別樣本的輸入，將地層參數(shù)識別樣本輸出的地層參數(shù)作為盾構參數(shù)控制樣本的輸入，盾構參數(shù)控制樣本輸出盾構施工參數(shù)。