一种隧道爆破多参量数据的智能计算处理系统及方法与流程

本发明涉及隧道工程爆破，具体为一种隧道爆破多参量数据的智能计算处理系统及方法。

背景技术：

1、在隧道钻爆法施工中，合理的装药量推演与爆破参数设计是保障开挖成型质量与周边环境安全的核心环节。然而，现有的爆破计算处理方法在多源数据融合与参数动态优化方面存在明显的局限性。

2、传统的地质勘探数据通常采用离散的固定区段划分方式进行标定，在进行爆破参数选取时，直接沿用静态的地质分界点会导致参数在交界面处产生阶跃性的突变。这种离散化的处理逻辑忽略了真实工程地质环境中岩体属性的连续渐变特征，使得处于地质过渡带区域的爆破基础参数取值偏离实际岩体状况，降低了计算数据源的可靠度。

3、同时，在针对特定断面的装药量推演过程中，常规的爆破设计通常采用整断面同质化的计算模式，即利用统一的岩石参数控制整个断面的药量分配。实际上，隧道开挖断面上不同位置的掏槽孔、辅助孔及周边孔所面临的临空面条件与岩体夹制作用截然不同，同质化的参数分配未考虑到这种空间受力结构的非对称性，无法实现差异化的精细控制，极易引发局部区域的过度装药或破岩能量不足。

4、此外，现有的爆破参数设计多依赖于静态的工程经验图表或前期的单次试爆结果，缺乏基于实际爆破响应反馈的自适应闭环调整机制。在长距离掘进中，由于地下岩体的非均质性，爆破参数如果不能依据各掘进循环产生的实际振动连续波形数据进行多频段解耦与反演修正，计算系统将无法适应地层环境的演化，导致爆破参数体系难以进行持续性的自适应寻优。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种隧道爆破多参量数据的智能计算处理系统及方法，解决了传统爆破设计中地质参数离散标定引发的过渡带突变误差、整断面同质化装药计算忽略空间受力差异，以及缺乏基于实际爆破响应的闭环自适应修正机制的问题。

2、为实现以上目的，本发明第一方面提供一种隧道爆破多参量数据的智能计算处理系统，包括：

3、数据初始化模块，用于建立空间里程模型及基准参数；

4、参数插值模块，用于根据接收的目标设计里程桩号在所述空间里程模型中获取对应的动态基准参数；

5、装药量计算模块，用于调取预设的非对称空间补偿矩阵，并将所述动态基准参数与所述非对称空间补偿矩阵融合，计算得到实际装药量；

6、安全验算模块，用于基于所述实际装药量进行安全验算，并在判定验算通过后输出炮孔布置参数；

7、信号提取模块，用于获取依据所述炮孔布置参数执行爆破产生的实际振动连续波形数据，并对所述实际振动连续波形数据进行解析，得到局部修正偏差量；

8、矩阵更新模块，用于基于所述局部修正偏差量更新所述非对称空间补偿矩阵，供下一爆破循环调用。

9、优选的，所述基准参数包括与隧道地质区段绑定的基准岩石坚固性系数及基准岩体结构影响系数；

10、所述数据初始化模块还用于建立关联炮孔类型与起爆时序的起爆时间序列向量。

11、优选的，获取对应的动态基准参数，具体包括：

12、当所述目标设计里程桩号距离所述空间里程模型中的地质分界点小于或等于预设的与超前地质预报设备探测精度关联的过渡缓冲区长度阈值，且所述地质分界点两侧的围岩等级标签不一致时，提取所述地质分界点两侧的基准参数执行空间距离加权插值运算，得到所述动态基准参数；

13、当所述目标设计里程桩号距离所述地质分界点大于预设的过渡缓冲区长度阈值时，直接沿用当前区段的基准参数作为所述动态基准参数。

14、优选的，执行空间距离加权插值运算为：将空间距离作为权重衰减因子，对所述地质分界点两侧的基准参数进行一阶连续空间距离加权插值计算，生成平滑过渡的所述动态基准参数。

15、优选的，所述非对称空间补偿矩阵为包含各类炮孔对应的空间补偿项的非对称空间补偿矩阵；

16、计算得到实际装药量，具体包括：将所述动态基准参数叠加所述非对称空间补偿矩阵中对应的空间补偿项得到异构结构影响系数，并将所述异构结构影响系数输入至基于多参量耦合的炸药单耗演化模型中，计算得到各类炮孔对应的所述实际装药量。

17、优选的，基于所述实际装药量进行安全验算，具体包括：

18、提取所述实际装药量中的最大单段装药量代入萨道夫斯基振动速度理论模型中，预测理论峰值振动速度；

19、当所述理论峰值振动速度超出预设的与受保护建构筑物结构类型对应的场地安全速度阈值时，拦截输出指令，并触发所述装药量计算模块按预定步长折减基准岩体结构影响系数后重新计算实际装药量。

20、优选的，对所述实际振动连续波形数据进行解析，得到局部修正偏差量之前，还包括：

21、将后序炮孔的设定起爆时刻作为节点，利用前序炮孔的振动响应特征预测残余能量包络，并从叠加的所述实际振动连续波形数据中执行残余波形剥离计算，分离得到各炮孔独立的纯化时序特征向量。

22、优选的，对所述实际振动连续波形数据进行解析，得到局部修正偏差量，具体包括：

23、将所述独立的纯化时序特征向量输入至一维卷积神经网络中进行特征提取，输出表征能量传递效率的特征值；将所述特征值与振动响应强度的偏移程度进行加权求解，计算得到所述局部修正偏差量。

24、优选的，基于所述局部修正偏差量更新所述非对称空间补偿矩阵，具体包括：

25、依据动量保留系数对历史空间补偿项与所述局部修正偏差量进行平滑迭代反演，生成新的非对称空间补偿矩阵；

26、当判定所述非对称空间补偿矩阵的变化率均方根连续多个掘进循环小于预设的基于爆破容许误差折算的收敛判别阈值时，自动调大所述动量保留系数从而转入稳态微调模式；

27、当判定所述非对称空间补偿矩阵的变化率均方根未满足连续多个掘进循环小于所述收敛判别阈值的条件时，维持当前的所述动量保留系数不变。

28、本发明第二方面提供一种隧道爆破多参量数据的智能计算处理方法，包括以下步骤：

29、建立空间里程模型及基准参数；

30、根据接收的目标设计里程桩号在所述空间里程模型中获取对应的动态基准参数；

31、调取预设的非对称空间补偿矩阵，并将所述动态基准参数与所述非对称空间补偿矩阵融合，计算得到实际装药量；

32、基于所述实际装药量进行安全验算，并在判定验算通过后输出炮孔布置参数；

33、获取依据所述炮孔布置参数执行爆破产生的实际振动连续波形数据，并对所述实际振动连续波形数据进行解析，得到局部修正偏差量；

34、基于所述局部修正偏差量更新所述非对称空间补偿矩阵，供下一爆破循环调用。

35、本发明提供了一种隧道爆破多参量数据的智能计算处理系统及方法。具备以下有益效果：

36、1、本发明通过引入空间里程模型与参数插值模块，针对处于围岩过渡缓冲区的目标设计里程桩号，提取其两侧地质分界点基准节点的参数并执行空间距离加权插值运算，克服了传统地质勘探数据离散区段划分的局限性，消除了地质区段交界面处的参数阶跃性突变误差，使得生成的动态基准参数能够客观反映现场岩体属性的连续渐变规律，提高了底层地质参数取值的可靠度。

37、2、本发明构建了基于非对称空间补偿矩阵的装药量计算机制，将动态基准岩体结构影响系数与各类炮孔对应的空间补偿项进行融合，生成异构结构影响系数以计算实际装药量，改变了传统爆破设计中采用单一参数控制整个断面装药量的同质化分配模式，充分考虑了同一截面上掏槽、辅助及周边等不同区域面临的临空面与夹制作用差异，实现了各孔别装药量的多维度差异化推演，避免了单一均值计算导致的局部过度装药或欠装药问题。

38、3、本发明基于获取的实际爆破振动波形数据，利用起爆时间序列执行残余波形剥离计算以分离各炮孔独立的振动响应特征，生成局部修正偏差量，并依托动量平滑更新机制对非对称空间补偿矩阵进行反演迭代，建立了一条从实际响应反馈到前端算力补偿的数据闭环通道，摆脱了传统爆破参数依赖静态经验且易受单次偶然误差干扰的弊端，使计算系统具备了随隧道掘进过程进行底层参数自适应修正与平滑演化的能力。