一种盾构隧道地层探测缪子精准定位方法和系统与流程

本发明涉及盾构隧道地层探测，具体涉及一种盾构隧道地层探测缪子精准定位方法和系统。

背景技术：

1、盾构隧道穿越寒冷地区或季节性冻土区域时，周围地层受温度变化、地下水赋存状态及地层结构差异影响，容易产生不同程度的冻胀变形，因此准确识别冻胀风险较高的地层区域对于隧道施工及运营安全具有重要意义。现有盾构隧道地层冻胀风险分析通常结合地质勘察资料、现场温度与变形监测结果以及室内冻融试验，对不同地层区域的冻胀特性进行评估。然而，盾构隧道周围地层具有明显的空间非均质性，不同区域的含水状态、裂隙发育程度及内部结构存在较大差异，有限区域的冻融试验结果难以充分代表其他地层区域的冻胀响应。同时，地层冻胀程度对温度条件较为敏感，不同测试温度下可能呈现明显不同的变形表现，采用有限测试条件得到的结果容易使部分冻胀风险较高的地层区域未能充分表现其冻胀特征。此外，现有分析通常依据局部试验及监测结果分别进行风险判断，容易受到测试区域和测试条件选择的影响，导致对冻胀变形较为显著的重点风险区域识别不够准确。

2、因此，如何准确识别盾构隧道周围地层的冻胀变形风险并确定冻胀变形高显著地层区块是当前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明主要解决的技术问题是如何准确识别盾构隧道周围地层的冻胀变形风险并确定冻胀变形高显著地层区块。

2、根据第一方面，本发明提供一种盾构隧道地层探测缪子精准定位方法，包括：获取盾构隧道周围地层的高清多光谱图像；基于所述盾构隧道周围地层的高清多光谱图像确定多个待评估冻胀变形风险地层区块；获取每个待评估冻胀变形风险地层区块的缪子穿透探测数据；基于每个待评估冻胀变形风险地层区块的高清多光谱图像、所述每个待评估冻胀变形风险地层区块的缪子穿透探测数据，确定多个冻融测试地层区块、每个冻融测试地层区块的冻融测试温度；基于所述每个冻融测试地层区块的冻融测试温度，分别对每个冻融测试地层区块进行冻融循环测试，并获取每个冻融测试地层区块对应的地层冻胀变形分布数据；基于所述每个冻融测试地层区块对应的地层冻胀变形分布数据，确定多个联合冻融测试地层区块组、每个联合冻融测试地层区块组的冻融测试温度，所述每个联合冻融测试地层区块组包括至少两个冻融测试地层区块；基于所述每个联合冻融测试地层区块组的冻融测试温度，分别对每个联合冻融测试地层区块组进行冻融循环测试，并获取每个联合冻融测试地层区块组对应的地层冻胀变形分布数据；基于所述每个冻融测试地层区块对应的地层冻胀变形分布数据、所述每个联合冻融测试地层区块组对应的地层冻胀变形分布数据，确定盾构隧道周围地层的冻胀变形高显著地层区块。

3、在一种可能的实现方式中，所述基于所述每个冻融测试地层区块对应的地层冻胀变形分布数据、所述每个联合冻融测试地层区块组对应的地层冻胀变形分布数据，确定盾构隧道周围地层的冻胀变形高显著地层区块包括：基于所述盾构隧道周围地层的高清多光谱图像、所述每个冻融测试地层区块对应的地层冻胀变形分布数据、所述每个联合冻融测试地层区块组对应的地层冻胀变形分布数据，生成盾构隧道周围地层在多种极限冻融测试温度下的模拟冻胀变形演化数据；基于所述盾构隧道周围地层在多种极限冻融测试温度下的模拟冻胀变形演化数据，确定每种极限冻融测试温度下的多个关键地层冻胀变形点信息；构建冻胀变形演化图谱，所述冻胀变形演化图谱包括多个极限冻融测试节点和多个节点之间的多条边，每个极限冻融测试节点的节点特征为每种极限冻融测试温度下的多个关键地层冻胀变形点信息；基于显著区块确定模型对所述冻胀变形演化图谱进行处理，确定盾构隧道周围地层的冻胀变形高显著地层区块。

4、在一种可能的实现方式中，所述基于所述每个冻融测试地层区块对应的地层冻胀变形分布数据，确定多个联合冻融测试地层区块组、每个联合冻融测试地层区块组的冻融测试温度，所述每个联合冻融测试地层区块组包括至少两个冻融测试地层区块包括：基于所述每个冻融测试地层区块对应的地层冻胀变形分布数据进行聚类得到多个冻胀变形响应簇；基于所述多个冻胀变形响应簇确定多条冻胀变形响应传递线；基于所述多个冻胀变形响应簇、所述多条冻胀变形响应传递线，确定多个联合冻融测试地层区块组、每个联合冻融测试地层区块组的冻融测试温度。

5、在一种可能的实现方式中，所述基于所述每个冻融测试地层区块对应的地层冻胀变形分布数据进行聚类得到多个冻胀变形响应簇包括：基于所述每个冻融测试地层区块对应的地层冻胀变形分布数据使用聚类算法进行聚类得到多个冻胀变形响应簇。

6、根据第二方面，本发明提供一种盾构隧道地层探测缪子精准定位系统，包括：图像获取模块，用于获取盾构隧道周围地层的高清多光谱图像；风险区块确定模块，用于基于所述盾构隧道周围地层的高清多光谱图像确定多个待评估冻胀变形风险地层区块；探测数据获取模块，用于获取每个待评估冻胀变形风险地层区块的缪子穿透探测数据；单体测试确定模块，用于基于每个待评估冻胀变形风险地层区块的高清多光谱图像、所述每个待评估冻胀变形风险地层区块的缪子穿透探测数据，确定多个冻融测试地层区块、每个冻融测试地层区块的冻融测试温度；单体采集模块，用于基于所述每个冻融测试地层区块的冻融测试温度，分别对每个冻融测试地层区块进行冻融循环测试，并获取每个冻融测试地层区块对应的地层冻胀变形分布数据；联合测试确定模块，用于基于所述每个冻融测试地层区块对应的地层冻胀变形分布数据，确定多个联合冻融测试地层区块组、每个联合冻融测试地层区块组的冻融测试温度，所述每个联合冻融测试地层区块组包括至少两个冻融测试地层区块；联合采集模块，用于基于所述每个联合冻融测试地层区块组的冻融测试温度，分别对每个联合冻融测试地层区块组进行冻融循环测试，并获取每个联合冻融测试地层区块组对应的地层冻胀变形分布数据；显著区块确定模块，用于基于所述每个冻融测试地层区块对应的地层冻胀变形分布数据、所述每个联合冻融测试地层区块组对应的地层冻胀变形分布数据，确定盾构隧道周围地层的冻胀变形高显著地层区块。

7、在一种可能的实现方式中，所述显著区块确定模块还用于：基于所述盾构隧道周围地层的高清多光谱图像、所述每个冻融测试地层区块对应的地层冻胀变形分布数据、所述每个联合冻融测试地层区块组对应的地层冻胀变形分布数据，生成盾构隧道周围地层在多种极限冻融测试温度下的模拟冻胀变形演化数据；基于所述盾构隧道周围地层在多种极限冻融测试温度下的模拟冻胀变形演化数据，确定每种极限冻融测试温度下的多个关键地层冻胀变形点信息；构建冻胀变形演化图谱，所述冻胀变形演化图谱包括多个极限冻融测试节点和多个节点之间的多条边，每个极限冻融测试节点的节点特征为每种极限冻融测试温度下的多个关键地层冻胀变形点信息；基于显著区块确定模型对所述冻胀变形演化图谱进行处理，确定盾构隧道周围地层的冻胀变形高显著地层区块。

8、在一种可能的实现方式中，所述联合测试确定模块还用于：基于所述每个冻融测试地层区块对应的地层冻胀变形分布数据进行聚类得到多个冻胀变形响应簇；基于所述多个冻胀变形响应簇确定多条冻胀变形响应传递线；基于所述多个冻胀变形响应簇、所述多条冻胀变形响应传递线，确定多个联合冻融测试地层区块组、每个联合冻融测试地层区块组的冻融测试温度。

9、在一种可能的实现方式中，所述基于所述每个冻融测试地层区块对应的地层冻胀变形分布数据进行聚类得到多个冻胀变形响应簇包括：基于所述每个冻融测试地层区块对应的地层冻胀变形分布数据使用聚类算法进行聚类得到多个冻胀变形响应簇。

10、根据第三方面，本发明的实施例提供了一种电子设备，包括：处理器；存储器；以及计算机程序；其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并配置为由所述处理器执行以实现如前述的方法，所述方法包括：获取盾构隧道周围地层的高清多光谱图像；基于所述盾构隧道周围地层的高清多光谱图像确定多个待评估冻胀变形风险地层区块；获取每个待评估冻胀变形风险地层区块的缪子穿透探测数据；基于每个待评估冻胀变形风险地层区块的高清多光谱图像、所述每个待评估冻胀变形风险地层区块的缪子穿透探测数据，确定多个冻融测试地层区块、每个冻融测试地层区块的冻融测试温度；基于所述每个冻融测试地层区块的冻融测试温度，分别对每个冻融测试地层区块进行冻融循环测试，并获取每个冻融测试地层区块对应的地层冻胀变形分布数据；基于所述每个冻融测试地层区块对应的地层冻胀变形分布数据，确定多个联合冻融测试地层区块组、每个联合冻融测试地层区块组的冻融测试温度，所述每个联合冻融测试地层区块组包括至少两个冻融测试地层区块；基于所述每个联合冻融测试地层区块组的冻融测试温度，分别对每个联合冻融测试地层区块组进行冻融循环测试，并获取每个联合冻融测试地层区块组对应的地层冻胀变形分布数据；基于所述每个冻融测试地层区块对应的地层冻胀变形分布数据、所述每个联合冻融测试地层区块组对应的地层冻胀变形分布数据，确定盾构隧道周围地层的冻胀变形高显著地层区块。

11、根据第四方面，本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述提供的盾构隧道地层探测缪子精准定位方法，所述方法包括：获取盾构隧道周围地层的高清多光谱图像；基于所述盾构隧道周围地层的高清多光谱图像确定多个待评估冻胀变形风险地层区块；获取每个待评估冻胀变形风险地层区块的缪子穿透探测数据；基于每个待评估冻胀变形风险地层区块的高清多光谱图像、所述每个待评估冻胀变形风险地层区块的缪子穿透探测数据，确定多个冻融测试地层区块、每个冻融测试地层区块的冻融测试温度；基于所述每个冻融测试地层区块的冻融测试温度，分别对每个冻融测试地层区块进行冻融循环测试，并获取每个冻融测试地层区块对应的地层冻胀变形分布数据；基于所述每个冻融测试地层区块对应的地层冻胀变形分布数据，确定多个联合冻融测试地层区块组、每个联合冻融测试地层区块组的冻融测试温度，所述每个联合冻融测试地层区块组包括至少两个冻融测试地层区块；基于所述每个联合冻融测试地层区块组的冻融测试温度，分别对每个联合冻融测试地层区块组进行冻融循环测试，并获取每个联合冻融测试地层区块组对应的地层冻胀变形分布数据；基于所述每个冻融测试地层区块对应的地层冻胀变形分布数据、所述每个联合冻融测试地层区块组对应的地层冻胀变形分布数据，确定盾构隧道周围地层的冻胀变形高显著地层区块。

12、本发明至少具有如下有益效果：

13、1、本发明结合盾构隧道周围地层的高清多光谱图像与缪子穿透探测数据，确定适宜的冻融测试地层区块及对应测试温度，使冻融测试条件能够与不同地层区域的实际状态相匹配，增强冻胀风险分析的针对性。

14、2、本发明结合单独冻融测试结果与不同地层区块之间的冻胀变形空间关联，确定联合冻融测试地层区块组，可进一步观察多个关联地层区块共同受冻融作用时的变形表现，使地层冻胀响应分析更加充分。

15、3、本发明综合不同测试条件下获得的冻胀变形结果，对盾构隧道周围地层进行进一步筛查并确定冻胀变形高显著地层区块，实现对重点冻胀风险区域的精准定位，为盾构隧道施工期间的风险监测提供依据。