【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及圍巖完整性識別，尤其涉及一種基于隨鉆參數(shù)的隧道完整圍巖段落識別方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、本部分的陳述僅僅是提供了與本專利技術(shù)相關(guān)的
技術(shù)介紹
信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。
2、在隧道建設(shè)領(lǐng)域，天然巖體由于地質(zhì)構(gòu)造作用、風(fēng)化作用、侵蝕作用等常含有大量節(jié)理裂隙，易造成巖體強(qiáng)度和穩(wěn)定性降低、造成巖爆、塌方和突水突泥等工程災(zāi)害，如何快速且能精準(zhǔn)地獲取到巖體完整性情況是進(jìn)行巖土工程安全、高效施工的有效保障。若能提前識別前方未開挖巖體的完整圍巖段落可以提前調(diào)整施工方法和支護(hù)措施，在完整圍巖段落采用高效開挖技術(shù)，在破碎圍巖段落進(jìn)行必要加固，從而優(yōu)化施工方案，避免不必要的支護(hù)和加固工作，降低施工成本，加快施工效率。
3、現(xiàn)有技術(shù)多采用物探、鉆孔取芯等定性識別圍巖的完整性情況，但此類技術(shù)往往費(fèi)時費(fèi)力、流程復(fù)雜、影響現(xiàn)場工期進(jìn)度。研究發(fā)現(xiàn)隨鉆參數(shù)與巖體完整性有良好的相關(guān)性，大量學(xué)者也進(jìn)行了隨鉆參數(shù)與巖體完整情況間的關(guān)聯(lián)性分析，并提出了相應(yīng)的預(yù)測模型與方案，但此類方案往往需要大量的樣本數(shù)據(jù)，且多關(guān)注圍巖的破碎情況，對于現(xiàn)場快速判斷完整圍巖段落具有局限性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述問題，本專利技術(shù)提出了一種基于隨鉆參數(shù)的隧道完整圍巖段落識別方法及系統(tǒng)，利用鉆進(jìn)不完整（即破碎）圍巖段落和鉆進(jìn)完整圍巖段落時，隨鉆參數(shù)的波動程度不同，通過選取合適的隨鉆參數(shù)波動閾值，可以快速高效地利用鉆進(jìn)過程中的隨鉆參數(shù)變化實(shí)現(xiàn)前方未開挖巖體的完整圍巖段落識別。
2、在一些實(shí)施
3、一種基于隨鉆參數(shù)的隧道完整圍巖段落識別方法，包括：
4、對隧道工程現(xiàn)場開展超前鉆進(jìn)實(shí)驗(yàn)，采集隨鉆參數(shù)和鉆孔成像信息；
5、根據(jù)工程實(shí)際精度需求，設(shè)定完整圍巖段落隨鉆參數(shù)變化的閾值范圍，在所述閾值范圍內(nèi)從小到大設(shè)定多個不同的閾值；按照設(shè)定的時間間隔不斷采集隨鉆參數(shù)數(shù)據(jù)，從最小閾值開始，依此判斷相鄰兩個隨鉆參數(shù)數(shù)據(jù)之間的變化量是否小于所述最小閾值，若是，記錄相鄰兩個隨鉆參數(shù)數(shù)據(jù)之間的鉆進(jìn)段落為初始完整圍巖段落，否則，為不完整圍巖段落；
6、若提取到了初始完整圍巖段落，計算最小閾值條件下篩選出來的所有初始完整圍巖段落的隨鉆參數(shù)均值，以所述均值為特征進(jìn)行聚類，選擇均值最低的簇作為最小閾值條件下的最終完整圍巖段落；
7、依次增大閾值，分別計算得到每個閾值條件下對應(yīng)的最終完整圍巖段落；
8、將每一個閾值對應(yīng)的最終完整圍巖段落與鉆孔成像中的圍巖完整情況進(jìn)行對比，分別計算每個閾值對應(yīng)的提取準(zhǔn)確率，確定最佳閾值；
9、使用最佳閾值和采集的隨鉆參數(shù)，識別未開挖段的完整圍巖段落。
10、其中，所述隨鉆參數(shù)為鉆進(jìn)響應(yīng)參數(shù)鉆速或扭矩，且在鉆進(jìn)響應(yīng)參數(shù)獲取過程中，由操作人員控制的鉆進(jìn)運(yùn)行參數(shù)鉆壓和轉(zhuǎn)速須保持穩(wěn)定。
11、作為進(jìn)一步的方案，初始完整圍巖段落的提取過程具體為：
12、假設(shè)（ xi， yi）為當(dāng)前時刻的隨鉆參數(shù)數(shù)據(jù)，其中， xi表示鉆進(jìn)深度， yi表示隨鉆參數(shù)值；（ xi+1， yi+1）為下一時刻的隨鉆參數(shù)數(shù)據(jù)，（ xi+2， yi+2）為下下時刻的隨鉆參數(shù)數(shù)據(jù)，依此類推；
13、若 yi+1與 yi之間的變化量小于最小閾值，則記錄 xi與 xi+1之間的鉆進(jìn)區(qū)間為初始完整圍巖段落，否則，記錄 xi與 xi+1之間的鉆進(jìn)區(qū)間為不完整圍巖段落；同理，若 yi+2與 yi+1之間的變化量小于最小閾值，則記錄 xi+1與 xi+2之間的鉆進(jìn)區(qū)間為初始完整圍巖段落，否則，為不完整圍巖段落；
14、采用上述方法對每個隨鉆參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，提取出所有的初始完整圍巖段落。
15、另外，若相鄰的兩個或多個圍巖段落均是初始完整圍巖段落，則可以將它們合并為一個初始完整圍巖段落。
16、作為進(jìn)一步的方案，以所述均值為特征，使用聚類算法對特征進(jìn)行聚類，能夠得到真實(shí)完整圍巖段落的簇和誤判的破碎圍巖段落的簇；選擇均值最低的簇作為最終完整圍巖段落。
17、作為進(jìn)一步的方案，計算每個閾值對應(yīng)的提取準(zhǔn)確率，具體為：
18、；
19、其中，p為完整圍巖段落提取準(zhǔn)確率，n為某一閾值條件下提取的最終完整圍巖段落與鉆孔成像圖反應(yīng)的真實(shí)完整圍巖段落相符的長度，m為鉆孔成像圖反應(yīng)的真實(shí)完整圍巖段落長度。
20、選取提取準(zhǔn)確率最高的閾值，作為最佳閾值。
21、當(dāng)巖性未發(fā)生改變時，使用最佳閾值和采集的隨鉆參數(shù)識別未開挖段的完整圍巖段落。
22、在另一些實(shí)施方式中，采用如下技術(shù)方案：
23、一種基于隨鉆參數(shù)的隧道完整圍巖段落識別系統(tǒng)，包括：
24、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于對隧道工程現(xiàn)場開展超前鉆進(jìn)實(shí)驗(yàn)，采集隨鉆參數(shù)和鉆孔成像信息；
25、完整圍巖段落初篩模塊，用于根據(jù)工程實(shí)際精度需求，設(shè)定完整圍巖段落隨鉆參數(shù)變化的閾值范圍，在所述閾值范圍內(nèi)從小到大設(shè)定多個不同的閾值；按照設(shè)定的時間間隔不斷采集隨鉆參數(shù)數(shù)據(jù)，從最小閾值開始，依此判斷相鄰兩個隨鉆參數(shù)數(shù)據(jù)之間的變化量是否小于所述最小閾值，若是，記錄相鄰兩個隨鉆參數(shù)數(shù)據(jù)之間的鉆進(jìn)段落為初始完整圍巖段落，否則，為不完整圍巖段落；
26、完整圍巖段落確定模塊，用于在提取到初始完整圍巖段落時，計算最小閾值條件下篩選出來的所有初始完整圍巖段落的隨鉆參數(shù)均值，以所述均值為特征進(jìn)行聚類，選擇均值最低的簇作為最終完整圍巖段落；
27、最佳閾值確定模塊，用于依次增大閾值，分別計算得到每個閾值條件下對應(yīng)的最終完整圍巖段落；將每一個閾值對應(yīng)的最終完整圍巖段落與鉆孔成像中的圍巖完整情況進(jìn)行對比，分別計算每個閾值對應(yīng)的提取準(zhǔn)確率，確定最佳閾值；
28、完整圍巖段落識別模塊，用于使用最佳閾值和采集的隨鉆參數(shù)，識別未開挖段的完整圍巖段落。
29、在另一些實(shí)施方式中，采用如下技術(shù)方案：
30、一種終端設(shè)備，其包括處理器和存儲器，處理器用于實(shí)現(xiàn)指令；存儲器用于存儲多條指令，所述指令適于由處理器加載并執(zhí)行上述的基于隨鉆參數(shù)的隧道完整圍巖段落識別方法。
31、在另一些實(shí)施方式中，采用如下技術(shù)方案：
32、一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其中存儲有多條指令，所述指令適于由終端設(shè)備的處理器加載并執(zhí)行本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于隨鉆參數(shù)的隧道完整圍巖段落識別方法，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于隨鉆參數(shù)的隧道完整圍巖段落識別方法，其特征在于，所述隨鉆參數(shù)為鉆進(jìn)響應(yīng)參數(shù)鉆速或扭矩。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于隨鉆參數(shù)的隧道完整圍巖段落識別方法，其特征在于，初始完整圍巖段落的提取過程具體為：
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于隨鉆參數(shù)的隧道完整圍巖段落識別方法，其特征在于，以所述均值為特征，使用聚類算法對特征進(jìn)行聚類，能夠得到真實(shí)完整圍巖段落的簇和誤判的破碎圍巖段落的簇；選擇均值最低的簇作為最終完整圍巖段落。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于隨鉆參數(shù)的隧道完整圍巖段落識別方法，其特征在于，計算每個閾值對應(yīng)的提取準(zhǔn)確率，具體為：
6.如權(quán)利要求5所述的一種基于隨鉆參數(shù)的隧道完整圍巖段落識別方法，其特征在于，選取提取準(zhǔn)確率最高的閾值，作為最佳閾值。
7.如權(quán)利要求1所述的一種基于隨鉆參數(shù)的隧道完整圍巖段落識別方法，其特征在于，當(dāng)巖性未發(fā)生改變時，使用最佳閾值和采集的隨鉆參數(shù)識別未開挖段的完整圍巖段落。
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