[發(fā)明專利]盾構施工地表沉降預測系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113239439B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設計）人: 胡珉;周文波;盧靖;吳惠明;李剛;吳秉鍵;孫振東;周麗
• 申請（專利權）人: 上海大學;上海隧道工程有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/27;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q10/10;G06Q50/08;G06N3/04;G06N3/08;G06F119/14
• 代理公司: 上海金盛協(xié)力知識產(chǎn)權代理有限公司 31242
• 代理人: 嚴帥

本發(fā)明揭示了一種盾構施工地表沉降預測系統(tǒng)及方法，所述盾構施工地表沉降預測系統(tǒng)包括：元屬性提取模塊，用以對原始數(shù)據(jù)集進行重新的組合提取元屬性，并計算各屬性特征指標；沉降數(shù)據(jù)發(fā)生器訓練模塊，用以構建基于元屬性的沉降數(shù)據(jù)發(fā)生器；沉降數(shù)據(jù)生成模塊，用以結合當前施工項目工程特點產(chǎn)生一組模擬數(shù)據(jù)；沉降預測模型預訓練模塊，用以結合產(chǎn)生的模擬數(shù)據(jù)訓練當前工程的沉降預測模型，得到初始沉降預測模型；實時沉降預測模塊，用以獲取實時盾構掘進數(shù)據(jù)對地表沉降監(jiān)測點沉降值進行預測。本發(fā)明揭示的盾構施工地表沉降預測系統(tǒng)及方法，可提高預測的適用性及精準度，前期無需大量的數(shù)據(jù)積累。

技術領域

本發(fā)明屬于地表沉降預測技術領域，涉及一種地表沉降預測系統(tǒng)，尤其涉及一種盾構施工地表沉降預測系統(tǒng)及方法。

背景技術

盾構法能適用于各種水文地質條件下的施工，因其對地層的適應性越來越強，世界上盾構的數(shù)量逐年上升。盾構法在地下工程中已經(jīng)被廣泛采用。在采用盾構法施工過程中，隧道周圍的土層會發(fā)生變形，在松軟含水層或不穩(wěn)定土層中尤為顯著。由于盾構法施工地點主要位于城市繁華地段，周邊土體的沉降控制十分重要。一旦沉降超出控制范圍，就可能影響周邊建筑物的安全。可見，對盾構法隧道挖掘過程中的地面沉降實時預測技術展開研究是十分有意義的。

實際施工過程中，隧道的幾何特征、開挖土層特征、盾構參數(shù)的設置、土體擾動情況都會很大程度上影響盾構推進引起的地層位移大小，這是一個復雜的各因素綜合作用的結果。且由于現(xiàn)場地質條件復雜取得準確的地質參數(shù)通常較為困難，低頻的沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)和高頻的盾構掘進數(shù)據(jù)之間的關系難以明確。盾構的施工數(shù)據(jù)高維度、高頻率和非精確化的特點對精確且普遍適用沉降預測模型的建立造成了挑戰(zhàn)。

要做到對盾構法隧道施工過程中的地面沉降實時預測需要建立有效的預測模型，明確盾構掘進參數(shù)、掘進環(huán)境和地面沉降三者之間的數(shù)學關系。而現(xiàn)有施工數(shù)據(jù)普遍存在一定的誤差且高維度、高頻率的盾構掘進參數(shù)數(shù)據(jù)和低頻率、大間距的地面沉降數(shù)據(jù)也對建立沉降預測模型造成了較大的難度。現(xiàn)有的沉降預測方法可以總結為以下三種：1)經(jīng)驗公式法。專利CN201610707226.4中提出了一種土壓平衡盾構土倉進排土引起的地表沉降預測方法，該方法通過公式推導得到盾構掘進參數(shù)和地表變形之間的關系，但這種方式的問題是參數(shù)無法確定，沉降槽形狀是固定的，無法做到對各種環(huán)境下地表沉降的準確預測。2)沉降反饋法。專利CN201910068462.X提出了一種基于循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡的盾構施工地面沉降預測方法，該方法基于前期沉降值預測下一個階段的沉降，只能運用在工程推進狀態(tài)穩(wěn)定的階段，只能用于短期預測，無法適應環(huán)境和推進參數(shù)變化。3)掘進參數(shù)法。專利CN201810650131.2提出了基于雙模型融合的盾構施工地面沉降量預測方法，專利CN201710344450.6提出了一種基于神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)的盾構施工引起的地表沉降預測方法，該方法根據(jù)實施掘進參數(shù)預測沉降，對地質環(huán)境、埋深、設備相似度要求高，泛化能力差，推廣困難。

有鑒于此，如今迫切需要設計一種新的隧道施工地表沉降預測方式，以便克服現(xiàn)有隧道施工地表沉降預測方式存在的上述至少部分缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種盾構施工地表沉降預測系統(tǒng)及方法，可提高預測的適用性及精準度，前期無需大量的數(shù)據(jù)積累。

為解決上述技術問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，采用如下技術方案：

一種盾構施工地表沉降預測系統(tǒng)，所述盾構施工地表沉降預測系統(tǒng)包括：

元屬性提取模塊，用以對原始數(shù)據(jù)集進行重新的組合提取元屬性，并計算各屬性特征指標；

沉降數(shù)據(jù)發(fā)生器訓練模塊，用以構建基于元屬性的沉降數(shù)據(jù)發(fā)生器；

沉降數(shù)據(jù)生成模塊，用以結合當前施工項目工程特點產(chǎn)生一組模擬數(shù)據(jù)；

沉降預測模型預訓練模塊，用以結合產(chǎn)生的模擬數(shù)據(jù)訓練當前工程的沉降預測模型，得到初始沉降預測模型；