【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)屬于隧道與地下工程圍巖分級(jí)，特別涉及一種基于人工智能的工程擾動(dòng)下圍巖分級(jí)修正系數(shù)的取值方法。
技術(shù)介紹
1、圍巖分級(jí)是指根據(jù)巖體完整程度和巖石強(qiáng)度等指標(biāo)將無(wú)限的巖體序列劃分為具有不同穩(wěn)定程度的有限個(gè)類(lèi)別，即將穩(wěn)定性相似的一些圍巖劃歸為一類(lèi)，將全部的圍巖劃分為若干類(lèi)。在圍巖分類(lèi)的基礎(chǔ)上再依照每一類(lèi)圍巖的穩(wěn)定程度給出最佳的施工方法和支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因此，準(zhǔn)確的圍巖分級(jí)對(duì)于隧道及地下工程的合理設(shè)計(jì)及安全施工具有重要意義。
2、目前，通常以《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》gb/t?50218-2014中規(guī)定的bq圍巖分級(jí)方法為標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)圍巖的堅(jiān)硬程度rc和圍巖的完整程度kv兩個(gè)指標(biāo)，定量計(jì)算圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)bq，并考慮地下水狀態(tài)，初始地應(yīng)力狀態(tài)，主要結(jié)構(gòu)面狀態(tài)等因素進(jìn)行修正，以修正后的圍巖質(zhì)量指標(biāo)修正值bq定量評(píng)價(jià)隧道穩(wěn)定性。然而，現(xiàn)有的圍巖分級(jí)修正方法并未考慮工程擾動(dòng)的影響，導(dǎo)致復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下圍巖分級(jí)結(jié)果與實(shí)際開(kāi)挖揭露的結(jié)果存在差異，影響隧道的施工進(jìn)度。
3、因此，如何提供一種基于人工智能的工程擾動(dòng)下圍巖分級(jí)修正系數(shù)的取值方法，通過(guò)構(gòu)建工程擾動(dòng)下圍巖分級(jí)修正系數(shù)智能預(yù)測(cè)模型，快速、準(zhǔn)確地獲取工程擾動(dòng)效應(yīng)下的圍巖分級(jí)修正系數(shù)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種基于人工智能的工程擾動(dòng)下圍巖分級(jí)修正系數(shù)的取值方法，以至少解決上述一種技術(shù)問(wèn)題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)第一方面提供了一種基于人工智能的工程擾動(dòng)
3、在第一方面中，所述影響因素包括：隧道埋深、側(cè)應(yīng)力系數(shù)、巖石強(qiáng)度、圍巖完整性系數(shù)、開(kāi)挖工法、開(kāi)挖尺寸和開(kāi)挖走向。
4、在第一方面中，所述對(duì)不同影響因素條件下的隧道開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行仿真模擬，確定隧道圍巖開(kāi)挖損傷破壞結(jié)果包括：基于所述隧道埋深、所述側(cè)應(yīng)力系數(shù)、所述巖石強(qiáng)度、所述圍巖完整性系數(shù)、所述開(kāi)挖工法、所述開(kāi)挖尺寸和所述開(kāi)挖走向，建立隧道開(kāi)挖數(shù)值仿真計(jì)算幾何模型；基于所述巖石強(qiáng)度和所述圍巖完整性系數(shù)，確定所述隧道圍巖的力學(xué)參數(shù)；依據(jù)所述隧道開(kāi)挖數(shù)值仿真計(jì)算幾何模型和所述隧道圍巖的力學(xué)參數(shù)，確定所述隧道圍巖開(kāi)挖損傷破壞結(jié)果。
5、在第一方面中，通過(guò)計(jì)算公式(1)確定所述第一圍巖分級(jí)修正系數(shù)d：所述計(jì)算公式(1)為其中，n1為開(kāi)挖前節(jié)理面長(zhǎng)度，n2為開(kāi)挖后擾動(dòng)區(qū)巖體完全破碎時(shí)的裂隙總長(zhǎng)度，n3為開(kāi)挖后擾動(dòng)區(qū)內(nèi)巖石破裂產(chǎn)生的裂隙總長(zhǎng)度。
6、在第一方面中，通過(guò)計(jì)算公式(2)確定所述第二圍巖分級(jí)修正系數(shù)d：所述計(jì)算公式(2)為其中，vp1為隧道圍巖開(kāi)挖前的巖體縱波波速，vp2為隧道圍巖開(kāi)挖擾動(dòng)后的巖體縱波波速。
7、在第一方面中，所述選擇所述隧道圍巖的實(shí)際數(shù)據(jù)為第二輸入?yún)?shù)、所述第二圍巖分級(jí)修正系數(shù)為第二輸出參數(shù)，建立第二數(shù)據(jù)集包括：對(duì)所述隧道圍巖進(jìn)行取樣測(cè)試，以及記錄所述隧道掌子面的開(kāi)挖數(shù)據(jù)，獲取所述隧道圍巖的實(shí)際數(shù)據(jù)，所述實(shí)際數(shù)據(jù)包括：巖體破碎程度、開(kāi)挖工法、開(kāi)挖尺寸、開(kāi)挖走向、巖石強(qiáng)度、豎向應(yīng)力和水平側(cè)向應(yīng)力；以所述隧道圍巖的所述實(shí)際數(shù)據(jù)為第二輸入?yún)?shù)，以由所述tsp數(shù)據(jù)分析確定的所述第二圍巖分級(jí)修正系數(shù)為第二輸出參數(shù)，建立所述第二數(shù)據(jù)集。
8、在第一方面中，所述對(duì)所述第一數(shù)據(jù)集和所述第二數(shù)據(jù)集進(jìn)行處理，建立第三數(shù)據(jù)集包括：建立所述第二輸入?yún)?shù)與所述第一輸入?yún)?shù)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系；根據(jù)所述轉(zhuǎn)換關(guān)系，對(duì)所述第二輸入?yún)?shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，得到轉(zhuǎn)化參數(shù)；對(duì)所述第一輸入?yún)?shù)和所述轉(zhuǎn)化參數(shù)進(jìn)行合并，得到第三輸入?yún)?shù)；對(duì)所述第一輸出參數(shù)和所述第二輸出參數(shù)進(jìn)行合并，得到第三輸出參數(shù)；依據(jù)所述第三輸入?yún)?shù)和所述第三輸出參數(shù)，建立所述第三數(shù)據(jù)集。
9、在第一方面中，所述轉(zhuǎn)換關(guān)系包括：h＝σv/0.0231，λ＝σh/σv；其中，h為所述轉(zhuǎn)化參數(shù)中的隧道埋深，σv為所述第二輸入?yún)?shù)中的豎向應(yīng)力，λ為所述轉(zhuǎn)化參數(shù)中的側(cè)應(yīng)力系數(shù)，σh為所述第二輸入?yún)?shù)中的側(cè)向水平應(yīng)力。
10、在第一方面中，所述轉(zhuǎn)化關(guān)系還包括：對(duì)所述巖體破碎程度進(jìn)行數(shù)值化，得到所述巖體破碎程度與所述轉(zhuǎn)化參數(shù)中的圍巖完整數(shù)系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；所述對(duì)應(yīng)關(guān)系包括：當(dāng)所述巖體破碎程度為極破碎時(shí)，所述轉(zhuǎn)化參數(shù)中的圍巖完整性系數(shù)小于0.15；當(dāng)所述巖體破碎程度為破碎時(shí)，所述轉(zhuǎn)化參數(shù)中的圍巖完整性系數(shù)的范圍為0.15-0.35；當(dāng)所述巖體破碎程度為較破碎時(shí)，所述轉(zhuǎn)化參數(shù)中的圍巖完整性系數(shù)的范圍為0.35-0.55；當(dāng)所述巖體破碎程度為較完整時(shí)，所述轉(zhuǎn)化參數(shù)中的圍巖完整性系數(shù)的范圍為0.55-0.75；當(dāng)所述巖體破碎程度為完整時(shí)，所述轉(zhuǎn)化參數(shù)中的圍巖完整性系數(shù)大于0.75。
11、在第一方面中，所述機(jī)器學(xué)習(xí)算法包括：改進(jìn)粒子群-支持向量機(jī)算法。
12、有益效果：
13、本專(zhuān)利技術(shù)提供的一種基于人工智能的工程擾動(dòng)下圍巖分級(jí)修正系數(shù)的取值方法，首先，對(duì)不同影響因素條件下的隧道開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行仿真模擬，確定隧道圍巖開(kāi)挖損傷破壞結(jié)果，分析開(kāi)挖擾動(dòng)效應(yīng)，確定第一圍巖分級(jí)修正系數(shù)，通過(guò)隧道仿真模擬獲取不同條件下的第一圍巖分級(jí)修正系數(shù)，進(jìn)而建立第一數(shù)據(jù)集；對(duì)隧道掌子面開(kāi)挖前后的圍巖進(jìn)行地震波探測(cè)，獲取tsp數(shù)據(jù)，分析隧道開(kāi)挖前后的圍巖擾動(dòng)效應(yīng)，確定第二圍巖分級(jí)修正系數(shù)，同時(shí)還對(duì)圍巖進(jìn)行取樣測(cè)試，獲得巖體數(shù)據(jù)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)圍巖測(cè)試結(jié)果獲取第二圍巖分級(jí)修正系數(shù)，進(jìn)而建立第二數(shù)據(jù)集；其次，對(duì)第一數(shù)據(jù)集和第二數(shù)據(jù)集進(jìn)行處理，得到第三數(shù)據(jù)集，將隧道仿真模擬數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行結(jié)合，得到更為準(zhǔn)確、可靠的第三數(shù)據(jù)集；然后，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)第三數(shù)據(jù)集進(jìn)行學(xué)習(xí)，建立圍巖分級(jí)修正系數(shù)智能預(yù)測(cè)模型；最后，向圍巖分級(jí)修正系數(shù)智能預(yù)測(cè)模型輸入不同的工況條件，得到該工況條件下的圍巖分級(jí)修正系數(shù)，實(shí)現(xiàn)了考慮工程擾動(dòng)效應(yīng)下的圍巖分級(jí)修正系數(shù)的快速、準(zhǔn)確修正。
14、上述說(shuō)明僅是本專(zhuān)利技術(shù)技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本專(zhuān)利技術(shù)的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本專(zhuān)利技術(shù)的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉本專(zhuān)利技術(shù)的具體實(shí)施方式。
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1.一種基于人工智能的工程擾動(dòng)下圍巖分級(jí)修正系數(shù)的取值方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人工智能的工程擾動(dòng)下圍巖分級(jí)修正系數(shù)的取值方法，其特征在于，所述影響因素包括：隧道埋深、側(cè)應(yīng)力系數(shù)、巖石強(qiáng)度、圍巖完整性系數(shù)、開(kāi)挖工法、開(kāi)挖尺寸和開(kāi)挖走向。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于人工智能的工程擾動(dòng)下圍巖分級(jí)修正系數(shù)的取值方法，其特征在于，所述對(duì)不同影響因素條件下的隧道開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行仿真模擬，確定隧道圍巖開(kāi)挖損傷破壞結(jié)果包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于人工智能的工程擾動(dòng)下圍巖分級(jí)修正系數(shù)的取值方法，其特征在于，通過(guò)計(jì)算公式(1)確定所述第一圍巖分級(jí)修正系數(shù)D：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于人工智能的工程擾動(dòng)下圍巖分級(jí)修正系數(shù)的取值方法，其特征在于，通過(guò)計(jì)算公式(2)確定所述第二圍巖分級(jí)修正系數(shù)D：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于人工智能的工程擾動(dòng)下圍巖分級(jí)修正系數(shù)的取值方法，其特征在于，所述選擇隧道圍巖的實(shí)際數(shù)據(jù)為第二輸入?yún)?shù)、所述第二圍巖分級(jí)修正系數(shù)為第二輸出參數(shù)，建立第二數(shù)據(jù)集包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于人工智能的工程擾動(dòng)下圍巖分級(jí)修正系數(shù)的取值方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換關(guān)系包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于人工智能的工程擾動(dòng)下圍巖分級(jí)修正系數(shù)的取值方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)化關(guān)系還包括：對(duì)所述巖體破碎程度進(jìn)行數(shù)值化，得到所述巖體破碎程度與所述轉(zhuǎn)化參數(shù)中的圍巖完整數(shù)系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于人工智能的工程擾動(dòng)下圍巖分級(jí)修正系數(shù)的取值方法，其特征在于，所述機(jī)器學(xué)習(xí)算法包括：改進(jìn)粒子群-支持向量機(jī)算法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于人工智能的工程擾動(dòng)下圍巖分級(jí)修正系數(shù)的取值方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人工智能的工程擾動(dòng)下圍巖分級(jí)修正系數(shù)的取值方法，其特征在于，所述影響因素包括：隧道埋深、側(cè)應(yīng)力系數(shù)、巖石強(qiáng)度、圍巖完整性系數(shù)、開(kāi)挖工法、開(kāi)挖尺寸和開(kāi)挖走向。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于人工智能的工程擾動(dòng)下圍巖分級(jí)修正系數(shù)的取值方法，其特征在于，所述對(duì)不同影響因素條件下的隧道開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行仿真模擬，確定隧道圍巖開(kāi)挖損傷破壞結(jié)果包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于人工智能的工程擾動(dòng)下圍巖分級(jí)修正系數(shù)的取值方法，其特征在于，通過(guò)計(jì)算公式(1)確定所述第一圍巖分級(jí)修正系數(shù)d：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于人工智能的工程擾動(dòng)下圍巖分級(jí)修正系數(shù)的取值方法，其特征在于，通過(guò)計(jì)算公式(2)確定所述第二圍巖分級(jí)修正系數(shù)d：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于人...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周云，徐正宣，譚賢君，扈森，王棟，李慧，田洪銘，王科，賈哲強(qiáng)，朱泳標(biāo)，楊科，張敏，張夏臨，王哲威，林之恒，李天雨，袁東，孟少偉，
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