[發明專利]一種巖土工程涌突水概率預測的并行評價方法

在審

• 申請號: 202110874422.1
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113627761A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）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;唐衛平;鄭帥
• 申請（專利權）人: 中鐵一局集團第二工程有限公司;大連海事大學;長春市軌道交通集團有限公司;中鐵北方投資有限公司;長春市建設工程質量監督站
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/08;G06N20/00
• 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: 張海燕;謝冰

本發明公開了一種巖土工程涌突水概率預測的并行評價方法，包括：對巖土工程綜合數據進行采樣建立涌突水預測樣本；基于決策樹通過并行集成算法建立涌突水預測樣本與涌水量之間的映射關系，并建立涌水量預測模型；對巖土工程綜合數據進行統計及分布特征分析，并根據分析結果對巖土工程綜合數據隨機抽樣，形成涌水量待預測樣本；將涌水量待預測樣本輸入涌水量預測模型中，獲得涌水量預測值；最后通過對多個涌水量預測值進行統計分析來預測巖土工程涌突水概率。本發明通過并行計算的方式解決了巖土工程涌突水成因復雜導致的輸入指標選擇困難的問題，并且能夠在特征指標部分缺失的情況下實現準確映射，同時避免了回歸模型可能出現的過擬合情況。

技術領域

本發明涉及巖體工程涌突水技術領域，尤其涉及一種巖土工程涌突水概率預測的并行評價方法。

背景技術

隨著交通網絡的飛速發展，公路隧道建設里程逐年增長。地下水問題是隧道建設過程中主要風險源之一，頻發的涌水災害給工程建設的順利開展造成了極大阻礙。出現隧道涌水災害的主要原因是對當前地質環境蘊含的突水風險認知不清，未能及時實施積水疏導、止水帷幕等處理措施。為了實現隧道施工過程中水環境的準確評價，解析法和數值分析等手段首先被用于描述地下水的運移過程，但是這種方法是基于一系列給定的水文地質假設條件基礎上的，難以描述實際工程中復雜的滲流環境。層次分析法、模糊評價等計算方法被用于從混沌系統的角度分析隧道涌水風險，較為全面地描述了復雜的涌水形成環境，但是這些方法的基礎權重評價過程不可避免地存在一定的人為主觀評價誤差。另一方面，這些方法的涌水預測指標多為確定性取值，未考慮待分析區域內施工環境的隨機性，相應的涌水風險預測結果難以全面地描述真實地質情況。

可靠度方法近年來逐漸被用于描述隧道工程的不確定性，在圍巖分級、結構評價、支護優化等方面均取得了良好的效果，采用該方法從概率的角度描述涌水決定因素在工程環境中的分布情況，通過Monte-Carlo抽樣理論實現涌水預測與概率評價，所得結果將能夠更全面地描述隧道涌水風險。可靠度計算的關鍵步驟是建立一個具有較快計算速度和較高計算精度的、能夠描述輸入與輸出間映射關系的響應面模型，近年來逐漸被引入于巖土工程評價計算的機器學習方法能夠實現這個目標，例如SVM、ANN、GP、RFR等。

隧道涌水預測指標的選取是決定預測結果準確性的直接因素，現有技術中一般是從圍巖環境、地下水環境、節理裂隙發育情況等方面進行描述，但是尚未形成完整的涌水風險預測指導規范及公認的評價指標體系。當前的指標組多是根據隧道開挖后的情況進行評價，并認為指標取值結果能夠代表未開挖區域一定范圍內的地質情況。但開挖后指標難以在施工前獲取，從而無法對施工過程形成有效指導。而且這種指標取值辦法無法考慮工程樣體的變異性，分析結果代表性不足。

發明內容

本發明提供一種巖土工程涌突水概率預測的并行評價方法，以克服上述技術問題。

本發明一種巖土工程涌突水概率預測的并行評價方法，包括：

S1、對巖土工程綜合數據進行采樣，并根據所述巖土工程綜合數據建立涌突水預測樣本；

S2、基于決策樹通過并行集成算法建立所述涌突水預測樣本與涌水量之間的映射關系，并根據所述映射關系建立涌水量預測模型；

S3、對所述巖土工程綜合數據進行統計及分布特征分析，并根據分析結果對所述巖土工程綜合數據隨機抽樣，形成涌水量待預測樣本；

S4、將所述涌水量待預測樣本輸入所述涌水量預測模型中，獲得涌水量預測值；

S5、重復多次執行S1至S4，通過對多個所述涌水量預測值進行統計分析來預測巖土工程涌突水概率。

進一步地，所述巖土工程綜合數據包括：TSP地質超前預報數據、掌子面觀察統計數據及地質勘查報告數據；

所述TSP地質超前預報數據，包括：反射層分布系數、地下水發育情況；