基于变形预测的地下洞室施工期风险动态评估方法与流程

本发明涉及基于变形预测的地下洞室施工期风险动态评估方法，属于施工安全。

背景技术：

1、在地下洞室的施工过程中，围岩变形是反映洞室施工安全状态的核心指标，基于围岩变形进行施工风险评估和预警，是保障地下洞室施工安全、预防洞室坍塌、衬砌开裂等工程灾害的重要手段。

2、现有施工风险评估方法通常根据当前围岩变形状态预测未来某时刻的施工风险。然而，地下洞室工程施工的工序繁多且相互交叉，形成了多种不同的施工工况，而不同的施工工况会对围岩造成不同强度的扰动，导致围岩的变形速率、变形幅度发生变化。现有技术未考虑施工推进过程中不同施工工况对围岩变形的影响作用，无法随施工进度的推进和施工工况的变化进行动态风险评估，导致评估的准确性和针对性不足。

技术实现思路

1、本发明提供了基于变形预测的地下洞室施工期风险动态评估方法，能够解决现有技术无法结合施工进度信息进行动态风险评估，导致评估准确性不足的问题。

2、本发明提供了基于变形预测的地下洞室施工期风险动态评估方法，所述方法包括：

3、s1、获取地下洞室在连续多个历史时刻的变形时序数据和施工时序数据，根据所述变形时序数据和所述施工时序数据确定所述地下洞室的多个变形影响因子；

4、s2、获取每个变形影响因子在所述多个历史时刻的因子时序数据，根据所述施工时序数据和所述因子时序数据构建影响因子特征集；

5、s3、根据所述影响因子特征集和当前时刻的施工数据，利用卷积神经网络和长短期记忆网络预测所述地下洞室在第一时刻的变形量；

6、s4、根据所述变形时序数据、所述施工时序数据和所述第一时刻的施工数据确定所述第一时刻的施工安全阈值；

7、s5、根据所述第一时刻的变形量和施工安全阈值确定所述第一时刻的施工风险。

8、可选地，s1中根据所述变形时序数据和所述施工时序数据确定所述地下洞室的多个变形影响因子，具体为：

9、根据所述施工时序数据确定影响所述地下洞室的变形量的多个候选影响因子；

10、获取每个候选影响因子在所述多个历史时刻的候选因子时序数据，根据所述变形时序数据和所述候选因子时序数据确定所述多个变形影响因子。

11、可选地，根据所述变形时序数据和所述候选因子时序数据确定所述多个变形影响因子，具体为：

12、根据所述变形时序数据和所述候选因子时序数据，确定每个候选影响因子与所述地下洞室的变形量的时序关联度；

13、将时序关联度高于预设阈值的多个候选影响因子确定为所述多个变形影响因子。

14、可选地，根据所述变形时序数据和所述候选因子时序数据，确定每个候选影响因子与所述地下洞室的变形量的时序关联度，具体为：

15、根据所述变形时序数据和所述候选因子时序数据，确定每个候选影响因子在每个历史时刻与所述地下洞室的变形量的瞬时关联度；

16、计算每个候选影响因子在所有历史时刻的瞬时关联度的平均值，将所述平均值作为对应的候选影响因子与所述地下洞室的变形量的时序关联度。

17、可选地，s2中根据所述施工时序数据和所述因子时序数据构建影响因子特征集，具体为：

18、利用主成分分析法将所有变形影响因子的因子时序数据转化为多个主成分特征；

19、根据所述施工时序数据对所述多个主成分特征进行修正，得到所述影响因子特征集。

20、可选地，根据所述施工时序数据对所述多个主成分特征进行修正，具体为：

21、根据所述施工时序数据确定每个历史时刻的施工推进速率，将施工推进速率大于第一预设速率的历史时刻确定为强扰动时刻；

22、增大所述多个主成分特征中与所述强扰动时刻对应的特征值。

23、可选地，s4具体为：

24、s41、根据所述变形时序数据确定变形速率的时序数据，并根据所述施工时序数据确定施工推进速率的时序数据；

25、s42、根据所述变形速率的时序数据和所述施工推进速率的时序数据确定变形速率与施工推进速率的映射关系；

26、s43、根据所述映射关系和所述第一时刻的施工数据确定所述第一时刻的施工安全阈值。

27、可选地，s43具体为：

28、s431、基于所述映射关系，将小于第二预设速率的变形速率对应的施工推进速率确定为常规推进速率；

29、s432、根据所述常规推进速率和所述第一时刻的施工数据确定所述第一时刻的施工稳定系数；

30、s433、确定基准安全阈值，将基准安全阈值与所述第一时刻的施工稳定系数的乘积确定为所述第一时刻的施工安全阈值。

31、可选地，s432具体为：

32、根据所述第一时刻的施工数据确定所述第一时刻的施工推进速率；

33、判定所述第一时刻的施工推进速率是否符合所述常规推进速率，若是，确定所述第一时刻的施工稳定系数的取值为第一数值，若否，确定所述第一时刻的施工稳定系数的取值为第二数值；所述第一数值大于所述第二数值。

34、可选地，在s433之前，所述方法还包括：

35、根据所述第一时刻的施工数据确定所述第一时刻的施工工况；

36、判定所述第一时刻的施工工况是否为预设常规工况，若是，确定所述第一时刻的工况安全系数的取值为第三数值，若否，确定所述第一时刻的工况安全系数的取值为第四数值；所述第三数值大于所述第四数值；

37、相应地，s433具体为：

38、确定基准安全阈值，将基准安全阈值、所述第一时刻的施工稳定系数与所述第一时刻的工况安全系数的乘积确定为所述第一时刻的施工安全阈值。

39、本发明能产生的有益效果包括：

40、本发明充分考虑施工推进过程中不同施工工况对围岩变形的影响作用，结合历史施工时序数据确定多个变形影响因子，然后基于变形影响因子的时序数据构建影响因子特征集，并在特征集构建时增大强扰动时段的特征值，随后根据影响因子特征集和当前时刻的施工数据，利用深度学习模型预测未来的第一时刻的预测变形量，这样能够在预测时反映施工工况特征对地下洞室的变形量的影响作用，有利于提高预测的精准度。同时，本发明基于第一时刻的施工数据确定施工稳定系数和工况安全系数，并基于施工稳定系数和工况安全系数调整施工安全阈值，实现了对风险评估标准的动态自适应调整，这样可以结合第一时刻的施工进度信息动态评估施工风险，以提高强扰动、高风险的工况的预警灵敏度，避免漏报，并降低平稳施工、低风险的工况的预警灵敏度，避免误报，从而能够随施工进度的推进和施工工况的变化进行动态风险评估，保障了评估的准确性和可靠性。

1.基于变形预测的地下洞室施工期风险动态评估方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s1中根据所述变形时序数据和所述施工时序数据确定所述地下洞室的多个变形影响因子，具体为：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述变形时序数据和所述候选因子时序数据确定所述多个变形影响因子，具体为：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述变形时序数据和所述候选因子时序数据，确定每个候选影响因子与所述地下洞室的变形量的时序关联度，具体为：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s2中根据所述施工时序数据和所述因子时序数据构建影响因子特征集，具体为：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述施工时序数据对所述多个主成分特征进行修正，具体为：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s4具体为：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，s43具体为：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，s432具体为：

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在s433之前，所述方法还包括：