[發明專利]一種開敞式TBM掘進循環的劃分、圍巖等級、巖性預測方法

有效

• 申請號: 202110322241.8
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113033097B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 劉造保;李龍;王俊澤;邵建富;沈挽青
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06Q10/0633;G06Q10/04;G06Q50/08;E21D9/11;G06N3/084;G06N3/006;G06N3/0464;G06N3/044
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理有限公司 11613
• 代理人: 韓國勝

本發明涉及一種開敞式TBM掘進循環的劃分方法、圍巖等級的預測方法、巖性預測方法，一種開敞式TBM掘進循環的劃分方法包括：針對每一次TBM掘進循環，在TBM掘進循環后獲取所述TBM掘進循環的參數數據；所述TBM掘進循環參數數據包括：所述TBM掘進循環中的刀盤扭矩數據、掘進速度數據、刀盤轉速數據；基于所述TBM掘進循環的參數數據，對所述TBM掘進循環進行劃分處理，確定所述TBM在掘進循環中依次相鄰的空推段、上升段、穩定段、停機段。本發明還涉及一種圍巖等級的預測方法，所述方法包括：獲取待預測的每一掘進循環中的第二數據；將所述第二數據輸入至訓練后的分類模型，獲取分類結果。

技術領域

本發明涉及TBM施工大數據處理技術領域，尤其涉及一種開敞式TBM掘進循環的劃分方法、圍巖等級的預測方法、巖性預測方法。

背景技術

在隧洞設計修建之前，勘察設計單位通過調查、測繪、鉆探、物探等手段對隧址區TBM施工各區段的巖性進行勘測，劃分不同的圍巖等級。此外，針對不同的巖性和圍巖等級設計TBM施工進度以及支護方法。但是由于TBM有限的作業空間和復雜的電磁環境，無法對TBM施工掌子面前方的地質情況進行詳細的勘測，進而影響TBM施工效率和安全。

TBM混合云管理平臺能夠實時地獲取現場的隧洞施工信息，包括TBM運行數據以及相對應的地質信息。運行數據是TBM與圍巖動態交互作用的產物，含空推、上升、穩定和停機共四個階段。獲取上升與穩定段數據是預測地質條件的關鍵。

然而，現有的四階段劃分算法多基于統計規律，未能準確按照司機的操作習慣準確劃分出上升段和穩定段。此外，針對于TBM施工前方巖性實時預測的研究相對較少，未建立TBM施工時序數據與巖性的對應關系。盡管針對于預測圍巖等級已經開發了支持向量機、隨機森林、K-近鄰和AdaCost等機器學習方法。但大部分TBM隧道，圍巖等級數據不均衡，常用的分類算法(如隨機森林和支持向量機)是基于各類圍巖等級錯誤分類成本相等的原則建立的，而他們的優化目標則是降低誤分類總代價。因此，進一步對于掘進過程中根據所劃分的各階段數據進行圍巖等級、巖性預測精度較差。

發明內容

(一)要解決的技術問題

鑒于現有技術的上述缺點、不足，本發明提供一種開敞式TBM掘進循環的劃分方法、圍巖等級的預測方法、巖性預測方法。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

第一方面，本發明實施例提供一種開敞式TBM掘進循環的劃分方法，包括：

A1、針對每一次TBM掘進循環，在TBM掘進循環后獲取所述TBM掘進循環的參數數據；

所述TBM掘進循環參數數據包括：所述TBM掘進循環中的刀盤扭矩數據、掘進速度數據、刀盤轉速數據；

A2、基于所述TBM掘進循環的參數數據，對所述TBM掘進循環進行劃分處理，確定所述TBM在掘進循環中依次相鄰的空推段、上升段、穩定段、停機段；

所述A2包括：

A2-1、基于所述TBM掘進循環中的刀盤轉速數據，確定所述TBM掘進循環中空推段的起點和停機段的終點；

其中，所述TBM掘進循環中空推段的起點為：所述刀盤扭矩大于0且所述TBM掘進循環中的刀盤轉速由0值變為非0值時的時間點；

所述所述TBM掘進循環中停機段的終點為：所述刀盤扭矩大于0且所述TBM掘進循環中的刀盤轉速由非0值突變為0值時的時間點；

A2-2、基于所述TBM掘進循環中的刀盤轉速數據和掘進速度數據，確定所述TBM掘進循環中作為上升段的起點和空推段終點的第一時間點；

所述A2-2包括：