[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

说明书

本发明公开了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。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；对时间序列数据进行分离；对所分离的第一分量和第二分量分别进行预测；再将第一预测结果和第二预测结果进行求和，作为预测结果输出。本发明还可根据需要对开挖面的噪声进行相应排除。本发明应用于地下工程施工技术领域，借助于成熟的深度学习模型，在含泥岩的混合地层条件下进行盾构时，能够对隧道围岩的压力进行合理预测，规避施工进程中相应的风险，降低事故发生率；在学术研究上，还方便本领域技术人员对围岩压力预测方面作进一步的研究和优化。

技术领域

本发明涉及地下工程施工技术领域，尤其是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。

背景技术

在地下隧道工程建设中，盾构是关键一环。以平衡开挖面压力原理对盾构进行分类，可分为泥水平衡盾构、土压平衡盾构和气压平衡盾构。其中的泥水平衡盾构适用于含泥岩的混合底层条件使用。但在实际应用中，常常会受到阻塞的干扰，造成噪声和隧道工作面压力的大幅度波动，进而导致难以对开挖面泥浆的压力进行预测，造成如地表塌陷等一系列意外事故的发生。为了降低施工事故风险和后续使用该隧道时的风险，需要采取手段对开挖面压力进行合理预测。

发明内容

为了预测波动较大的隧道参数，本发明提供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。

本发明的第一方面提供了一种用于泥水平衡盾构的隧道围岩压力预测方法，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，

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。