[發(fā)明專利]基于MIC-LSTM的盾構(gòu)施工地表變形動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011268712.3
• 申請(qǐng)日: 2020-11-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112364422B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于祥濤;李增良;岳琳輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵二十局集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/13
• 分類號(hào): G06F30/13;G06F30/27;E21D9/06;G06N3/0442;G06N3/084;G06Q10/04;G06Q50/08
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 衛(wèi)蘇晶

1.一種基于MIC-LSTM的盾構(gòu)施工地表變形動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:

步驟一、在盾構(gòu)施工過(guò)程中，獲取I個(gè)盾構(gòu)管片環(huán)所處施工區(qū)域的地表變形量以及地表變形影響因素；其中，地表變形影響因素包括盾構(gòu)施工的地質(zhì)參數(shù)、盾構(gòu)施工形成隧道的覆跨比和盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)參數(shù)；其中，I表示盾構(gòu)管片環(huán)的總數(shù)，I為正整數(shù)，且I不小于50；

步驟二、LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練：

步驟201、對(duì)I個(gè)盾構(gòu)管片環(huán)所處施工區(qū)域的地表變形量終值以及地表變形影響因素分別進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的L個(gè)影響因素集合和預(yù)處理后的變形量集合；其中，預(yù)處理后的第l個(gè)影響因素集合為表示第i個(gè)盾構(gòu)管片環(huán)所處施工區(qū)域施工時(shí)的第l個(gè)影響因素的預(yù)處理后數(shù)據(jù)，i表示盾構(gòu)管片環(huán)的序號(hào)，i為正整數(shù)，1≤i≤I；l為正整數(shù)，且1≤l≤L，L表示地表變形影響因素的總數(shù)；

預(yù)處理后的變形量集合為{Y′¹,Y′²,...,Y′ⁱ,...,Y′^I}；其中，Y′ⁱ表示第i個(gè)盾構(gòu)管片環(huán)所處施工區(qū)域的地表變形量終值的預(yù)處理后數(shù)據(jù)；

步驟202、采用MIC法對(duì)預(yù)處理后的L個(gè)影響因素集合和預(yù)處理后的變形量集合處理，得到地表變形影響因素的權(quán)重；

步驟203、構(gòu)建LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；

步驟204、將步驟202中得到的地表變形影響因素的權(quán)重和地表變形影響因素相乘以及相鄰10個(gè)測(cè)量時(shí)刻的地表變形量作為輸入層，后續(xù)相鄰3個(gè)測(cè)量時(shí)刻的地表變形量作為輸出層，輸入構(gòu)建的LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；

步驟三、根據(jù)訓(xùn)練好的LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)I個(gè)盾構(gòu)管片之后各個(gè)盾構(gòu)管片所處施工區(qū)域施工過(guò)程中的地表變形量；

步驟202中采用MIC法對(duì)預(yù)處理后的L個(gè)影響因素集合和預(yù)處理后的變形量集合處理，得到地表變形影響因素的權(quán)重，具體過(guò)程如下：

步驟2021、以預(yù)處理后的第l個(gè)影響因素集合為X軸坐標(biāo)，以預(yù)處理后的變形量集合為Y軸坐標(biāo)，得到I個(gè)盾構(gòu)管片環(huán)下第l個(gè)影響因素和變形量的散點(diǎn)圖；其中，為一個(gè)數(shù)據(jù)散點(diǎn)；

步驟2022、數(shù)據(jù)處理器針對(duì)第l個(gè)影響因素和變形量的散點(diǎn)圖進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到最大的歸一化的互信息值，則最大的歸一化的互信息值為第l個(gè)影響因素所對(duì)應(yīng)的最大信息系數(shù)值MIC_l；

步驟2023、多次重復(fù)步驟2021和步驟2022，得到13個(gè)影響因素所對(duì)應(yīng)的最大信息系數(shù)值；

步驟2024、數(shù)據(jù)處理器根據(jù)公式得到第l個(gè)影響因素所對(duì)應(yīng)的權(quán)重

2.按照權(quán)利要求1所述的一種基于MIC-LSTM的盾構(gòu)施工地表變形動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法，其特征在于：步驟一中盾構(gòu)施工的地質(zhì)參數(shù)包括粘聚力、內(nèi)摩擦角、壓縮模量、靜止側(cè)壓力系數(shù)和泊松比，盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)參數(shù)包括盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度、盾構(gòu)機(jī)的刀盤(pán)扭矩、盾構(gòu)機(jī)的土倉(cāng)壓力、盾構(gòu)機(jī)的總推力、盾構(gòu)機(jī)的注漿壓力、盾構(gòu)機(jī)的注漿量和盾尾間隙。

3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種基于MIC-LSTM的盾構(gòu)施工地表變形動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法，其特征在于：步驟一中獲取I個(gè)盾構(gòu)管片環(huán)所處施工區(qū)域的地表變形影響因素的方法均相同，其中，獲取第i個(gè)盾構(gòu)管片環(huán)所處施工區(qū)域的地表變形影響因素，具體過(guò)程如下：

步驟101、根據(jù)地質(zhì)剖面圖和地質(zhì)勘查報(bào)告，獲取盾構(gòu)施工的地質(zhì)參數(shù)；

步驟102、根據(jù)盾構(gòu)施工設(shè)計(jì)圖紙，獲取盾構(gòu)施工形成隧道的覆跨比；

步驟103、根據(jù)盾構(gòu)機(jī)上的PLC數(shù)據(jù)采集模塊，獲取盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)參數(shù)。