[發(fā)明專利]一種巖土工程涌突水概率預(yù)測(cè)的并行評(píng)價(jià)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110874422.1
• 申請(qǐng)日: 2021-07-30
• 公開（公告）號(hào): CN113627761A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜諳男;張霄漢;劉林濤;王子利;周立飛;穆懷剛;盧宇;侯拉平;馬超;田海洋;馬新彪;高鑫淼;畢建成;唐衛(wèi)平;鄭帥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵一局集團(tuán)第二工程有限公司;大連海事大學(xué);長(zhǎng)春市軌道交通集團(tuán)有限公司;中鐵北方投資有限公司;長(zhǎng)春市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站
• 主分類號(hào): G06Q10/06
• 分類號(hào): G06Q10/06;G06Q50/08;G06N20/00
• 代理公司: 大連至誠(chéng)專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21242
• 代理人: 張海燕;謝冰

1.一種巖土工程涌突水概率預(yù)測(cè)的并行評(píng)價(jià)方法，其特征在于，包括：

S1、對(duì)巖土工程綜合數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，并根據(jù)所述巖土工程綜合數(shù)據(jù)建立涌突水預(yù)測(cè)樣本；

S2、基于決策樹通過(guò)并行集成算法建立所述涌突水預(yù)測(cè)樣本與涌水量之間的映射關(guān)系，并根據(jù)所述映射關(guān)系建立涌水量預(yù)測(cè)模型；

S3、對(duì)所述巖土工程綜合數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及分布特征分析，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)所述巖土工程綜合數(shù)據(jù)隨機(jī)抽樣，形成涌水量待預(yù)測(cè)樣本；

S4、將所述涌水量待預(yù)測(cè)樣本輸入所述涌水量預(yù)測(cè)模型中，獲得涌水量預(yù)測(cè)值；

S5、重復(fù)多次執(zhí)行S1至S4，通過(guò)對(duì)多個(gè)所述涌水量預(yù)測(cè)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析來(lái)預(yù)測(cè)巖土工程涌突水概率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖土工程涌突水概率預(yù)測(cè)的并行評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述巖土工程綜合數(shù)據(jù)包括：TSP地質(zhì)超前預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、掌子面觀察統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及地質(zhì)勘查報(bào)告數(shù)據(jù)；

所述TSP地質(zhì)超前預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，包括：反射層分布系數(shù)、地下水發(fā)育情況；

所述掌子面觀察統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括：巖層產(chǎn)狀、裂隙開度及地層巖性；

所述地層巖性的統(tǒng)計(jì)結(jié)果采用參數(shù)t作為表達(dá)系數(shù)，表達(dá)式為：

式中，A1、A2、A3分別為溶解度強(qiáng)、溶解度中、溶解度弱的巖性對(duì)涌水量的貢獻(xiàn)；B1、B2、B3分別為溶解度強(qiáng)、溶解度中、溶解度弱的巖性比例；

所述地質(zhì)勘查報(bào)告數(shù)據(jù)，包括：隧道埋深。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種巖土工程涌突水概率預(yù)測(cè)的并行評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述基于決策樹通過(guò)并行集成算法建立所述涌突水預(yù)測(cè)樣本與涌水量之間的映射關(guān)系，包括：

S21、采用有放回抽樣的形式從所述涌突水預(yù)測(cè)樣本中抽取N個(gè)樣本，形成決策樹的訓(xùn)練樣本；在N次抽樣過(guò)程中始終不被抽中的概率P是

當(dāng)N無(wú)限大時(shí)，

將始終不被抽中的樣本作為檢驗(yàn)樣本；

S22、從所述涌突水預(yù)測(cè)樣本中抽取N個(gè)樣本重復(fù)執(zhí)行Ntree次，得到由Ntree個(gè)決策單元組成的決策組；

S23：輸入決策組的維度M，以S為控制值在所述決策組中進(jìn)行參數(shù)選取，其中，SM；建立所述涌突水預(yù)測(cè)樣本與涌水量之間的映射關(guān)系為：

Y＝h(X,θ_ij) (2)

式中，Y為預(yù)測(cè)輸出；X為預(yù)測(cè)輸入且X＝(x₁,x₂,...,x_s)，即抽取了S個(gè)輸入；θ_ij表示第i個(gè)決策單元的第j個(gè)分支。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種巖土工程涌突水概率預(yù)測(cè)的并行評(píng)價(jià)方法，其特征在于，建立所述涌突水預(yù)測(cè)樣本與涌水量之間的映射關(guān)系之后，還包括：以不放回抽樣的形式確定決策單元分支的終端節(jié)點(diǎn)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種巖土工程涌突水概率預(yù)測(cè)的并行評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述以不放回抽樣的形式確定決策單元分支的終端節(jié)點(diǎn)，包括：

G1、以不放回抽樣的形式隨機(jī)選取兩組數(shù)量為S的輸入?yún)?shù)組合作為分裂子節(jié)點(diǎn)；

G2、通過(guò)驗(yàn)證檢驗(yàn)樣本并采用信息增益算法選擇各節(jié)點(diǎn)上輸入?yún)?shù)的對(duì)輸出結(jié)果影響最大的屬性；

G3、對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)分別以不放回抽樣的形式隨機(jī)選取兩組數(shù)量為S-1的輸入?yún)?shù)，與父節(jié)點(diǎn)的對(duì)輸出結(jié)果影響最大的屬性組合后形成新一代的子節(jié)點(diǎn)；

G4、重復(fù)執(zhí)行G1至G3，直至父、子兩代節(jié)點(diǎn)的對(duì)輸出結(jié)果影響最大的屬性一致時(shí)，確定為當(dāng)前決策單元分支的終端節(jié)點(diǎn)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種巖土工程涌突水概率預(yù)測(cè)的并行評(píng)價(jià)方法，其特征在于，采用式(3)對(duì)所述涌突水預(yù)測(cè)樣本進(jìn)行歸一化處理；

d_normalized＝(d-d_min)/(d_max-d_min) (3)

式中，d為待處理的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，d_max與d_min分別為待處理的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)中的最大、最小值。