[发明专利]一种基于云模型盾构掘进实时风险评估的方法

权利要求书

1.一种基于云模型盾构掘进实时风险评估的方法，其特征在于，包括：

S100，收集盾构掘进参数，基于所述盾构掘进参数构建数据集；

所述盾构掘进参数包括总推力、刀盘扭矩、螺旋机转速、土压力、泡沫注入量、泡沫注入压力、注浆压力共7个影响因素；每个数据集包括上述7个影响因素的监测数据，一个数据集对应盾构隧道的一环管片；

S200，对上述各影响因素的监测数据进行归一化处理，并基于归一化值设置每个影响因素的权重；

S300，构建云模型，基于所述权重将子云合成父云，其中，所述子云由每个影响因素的实测数据产生，所述父云为待识别云；

S400，计算标准云和所述待识别云之间的相似度，根据该相似度进而确定盾构掘进风险等级。

2.根据权利要求1所述的基于云模型盾构掘进实时风险评估的方法，其特征在于，S200中，所述归一化处理，如式(1)所示：

其中，x_(j,norm)为第j个影响因素实测数据的归一化值；x_j,m为第j个影响因素的实测值；C_j,min和C_j,max分别为掘进参数等级划分的最小值和最大值。

3.根据权利要求2所述的基于云模型盾构掘进实时风险评估的方法，其特征在于，所述等级划分是根据实际工程概况与施工经验，对监测数据划分为5个等级：

总推力等级划分为[5000,10000]、[10000,15000]、[15000,20000]、[20000,25000]、[25000,30000]；

刀盘扭矩等级划分为[0,1200]、[1200,2400]、[2400,3600]、[3600,4800]、[4800,6000]；

螺旋机转速等级划分为[0,4]、[4,8]、[8,12]、[12,16]、[16,20]；

土压力等级划分为[0,50]、[50,100]、[100,150]、[150,200]、[200,250]；

泡沫注入量等级划分为[0,80]、[80,160]、[160,240]、[240,320]、[320,400]；泡沫注入压力等级划分为[0,1.2]、[1.2,2.4]、[2.4,3.6]、[3.6,4.8]、[4.8,6.0]；

注浆压力等级划分为[0,1]、[1,2]、[2,3]、[3,4]、[4,5]；

若影响因素的监测数据在等级越高的区间，说明该因素越危险。

4.根据权利要求2所述的基于云模型盾构掘进实时风险评估的方法，其特征在于，所述设置每个影响因素的权重，采用如下公式(2)：

其中，η_j为第j个影响因子的权重，x_(j,norm)为第j个影响因素实测数据的归一化值。

5.根据权利要求1所述的基于云模型盾构掘进实时风险评估的方法，其特征在于，所述云模型用3个特征参数即期望Ex、熵值En、超熵He，表征盾构掘进风险评估的随机性与模糊性，其中：3个特征参数由式(3)确定：

其中，Ex_ij和En_ij分别为第j个影响因素的第i个区间的期望和熵值，He_ij为第j个影响因素的第i个区间的超熵。

6.根据权利要求5所述的基于云模型盾构掘进实时风险评估的方法，其特征在于，所述云模型的发生器采用正向正态云模型发生器，其中云定义满足式(4)：

其中，x_i是产生的正态随机数，期望和方差分别为Ex和En_i²；En′是产生的正态随机数，期望和方差分别为En和He²。