[发明专利]一种用于泥水平衡盾构的隧道围岩压力预测方法、设备和存储介质

权利要求书

1.一种用于泥水平衡盾构的隧道围岩压力预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取隧道参数和地质资料，将所述隧道参数和地质资料整理为时间序列数据；

对所述时间序列数据进行分离，得到第一分量和第二分量；

对第一分量进行预测，得到第一预测结果；

对第二分量进行预测，得到第二预测结果；

将第一预测结果和第二预测结果进行求和，求和结果作为预测结果输出。

2.根据权利要求1所述的一种用于泥水平衡盾构的隧道围岩压力预测方法，其特征在于，对所述时间序列数据进行分离，包括以下步骤：

在所述时间序列数据中手动提取有代表性的第一分量和第二分量，作为第一分量标准和第二分量标准；

将所述第一分量标准与所述时间序列数据进行匹配，当匹配度高于预设的第一阈值时，将匹配数据作为第一分量输出；

将所述第二分量标准与所述时间序列数据进行匹配，当匹配度高于预设的第二阈值时，将匹配数据作为第二分量输出。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种用于泥水平衡盾构的隧道围岩压力预测方法，其特征在于，所述第一分量为展示数据强度的分量；

所述第二分量为展示数据波动的分量。

4.根据权利要求1所述的一种用于泥水平衡盾构的隧道围岩压力预测方法，其特征在于，所述将所述隧道参数和地质资料整理为时间序列数据之后，还包括：去除所述时间序列数据中的噪声。

5.根据权利要求4所述的一种用于泥水平衡盾构的隧道围岩压力预测方法，其特征在于，所述去除所述时间序列数据中的噪声，包括以下步骤：

利用去趋势波动分析对所述时间序列数据进行变分模态分解；

通过巴氏距离计算所述时间序列数据和对应的各个模态分量概率密度函数之间的相似性，获取相关模态和非相关模态；

对非相关模态进行处理，提取其中有用的数据；

将相关模态和处理后的非相关模态进行重构，作为去噪数据输出。

6.根据权利要求1所述的一种用于泥水平衡盾构的隧道围岩压力预测方法，其特征在于:

所述对第一分量进行预测，具体包括：采用LSTM网络对第一分量进行预测；

所述对第二分量进行预测，具体包括：采用LSTM网络对第二分量进行预测。

7.根据权利要求6所述的一种用于泥水平衡盾构的隧道围岩压力预测方法，其特征在于，

所述LSTM网络的预测步骤如下所示：

根据传统RNN的公式计算当前候选单元状态：

其中，W_c为权重矩阵，x_t为电流输入，h_t-1为LSTM网络单元上一时刻的隐藏状态，b_c′为偏差项，h为激活函数；所述RNN为循环神经网络

计算输入门的状态：

其中，W_i为权重矩阵，x_t为电流输入，h_t-1为LSTM网络单元上一时刻的隐藏状态，b_i为偏差项；σ为激活函数；

计算遗忘门的状态：

其中，W_f为权重矩阵，x_t为电流输入，h_t-1为LSTM网络单元上一时刻的隐藏状态，b_f为偏差项；σ为激活函数；

计算当前单元状态：

其中，⊙表示逐点乘积,c_t-1是前一时刻单元状态；

计算输出门：

其中，W_o为权重矩阵，x_t为电流输入，h_t-1为LSTM网络单元上一时刻的隐藏状态，b_o为偏差项；σ为激活函数；

预测结果输出为：

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种用于泥水平衡盾构的隧道围岩压力预测方法，其特征在于，所述时间序列数据为PLC数据。