[发明专利]严寒地区高速铁路路基稳定性在线交互式评估方法及装置

权利要求书

1.一种严寒地区高速铁路路基稳定性在线交互式评估方法，其特征在于，包括：

通过监测系统获取监测区域的监测数据，并对所述监测数据进行初步处理；

根据地温估算模型和经过所述初步处理的监测数据对路基地温进行不确定性预测，根据动态灰色预测模型和经过所述初步处理的监测数据对路基变形进行不确定性预测；

根据地温场的控制微分方程和经过所述初步处理的监测数据对路基地温进行确定性预测，根据冻土区变形和应力的控制方程和经过所述初步处理的监测数据对路基变形进行确定性预测；其中所述冻土区变形和应力的控制方程的温度边界条件根据路基地温的不确定性预测结果进行调整；

根据路基地温与路基形变的不确定性预测结果和路基地温与路基形变的确定性预测结果，对路基稳定性进行评估。

2.根据权利要求1所述的严寒地区高速铁路路基稳定性在线交互式评估方法，其特征在于，所述通过监测系统获取监测区域的监测数据包括：

确定稳定性监测指标和测点布设方案，并通过数值模拟确定所述监测区域；

根据所述稳定性监测指标和所述测点布设方案建立所述监测系统；

通过所述监测系统获取所述监测区域的监测数据。

3.根据权利要求1所述的严寒地区高速铁路路基稳定性在线交互式评估方法，其特征在于，所述初步处理包括预处理、查询和初步分析；所述预处理包括对所述监测数据的检核、筛选和奇异值检验与插补；所述查询包括数据查询和曲线绘制；所述初步分析包括报警判断和数据分析。

4.根据权利要求1所述的严寒地区高速铁路路基稳定性在线交互式评估方法，其特征在于，所述地温估算模型表示为：

其中，T_m为深度z处的年平均地温，A_s为地表处温度年变化幅值，z为距离路基表面的深度的绝对值，a_u为忽略地球内部热流时土体的平均热扩散系数，p为振动周期，为初相角，t为距离起算日期的时间，表示深度z处相位相对于地表的滞后程度。

5.根据权利要求1所述的严寒地区高速铁路路基稳定性在线交互式评估方法，其特征在于，所述根据动态灰色预测模型和经过所述初步处理的监测数据对路基变形进行不确定性预测包括：

将经过所述初步处理的监测数据形成数据序列，对所述数据序列进行级比检验；

建立所述动态灰色预测模型，将通过级比检验的数据序列作为所述动态灰色预测模型的参考序列；其中，所述动态灰色预测模型的背景构造值为

z⁽¹⁾(k)＝ax⁽¹⁾(k)+(1-a)x⁽¹⁾(k-1),k＝2,3,…,n

其中a为构造范围参数，a∈(0,1)；

根据x⁽⁰⁾(n)的相对误差Δⁿ(a)、平均相对误差和均方差比值C₀(a)确定最佳值a_opt；

根据所述最佳值a_opt和所述动态灰色预测模型得到预测值

6.根据权利要求5所述的严寒地区高速铁路路基稳定性在线交互式评估方法，其特征在于，在所述根据所述最佳值a_opt和所述动态灰色预测模型得到预测值之后，还包括：

判断所述预测值是否满足预设精度条件；

若所述预测值不满足预设精度条件，则根据预设间隔对次最佳值a′_opt进行采样，依次将采样值作为所述动态灰色预测模型中a的取值，直至求得预设值的精度稳定为止；

根据所述精度稳定对应的采样值和所述动态灰色预测模型确定所述预测值

7.根据权利要求1至6任一项所述的严寒地区高速铁路路基稳定性在线交互式评估方法，其特征在于，所述地温场的控制微分方程为

其中，λ为路基材料的热传导系数，T为温度，t为时间，x，y为坐标位置。

8.一种严寒地区高速铁路路基稳定性在线交互式评估装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于通过监测系统获取监测区域的监测数据，并对所述监测数据进行初步处理；

不确定性评估模块，用于根据地温估算模型和经过所述初步处理的监测数据对路基地温进行不确定性预测，根据动态灰色预测模型和经过所述初步处理的监测数据对路基变形进行不确定性预测；

确定性评估模块，用于根据地温场的控制微分方程和经过所述初步处理的监测数据对路基地温进行确定性预测，根据冻土区变形和应力的控制方程和经过所述初步处理的监测数据对路基变形进行确定性预测；其中所述冻土区变形和应力的控制方程的温度边界条件根据路基地温的不确定性预测结果进行调整；

综合评估模块，用于根据路基地温与路基形变的不确定性预测结果和路基地温与路基形变的确定性预测结果，对路基稳定性进行评估。