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申请/专利权人：中交隧道工程局有限公司;江苏省地质矿产局第一地质大队;南京工业大学

摘要：考虑成型序列影响的盾构管片上浮预测方法，属于隧道建设数据分析和新一代信息技术领域，主要包含构建盾构管片成型监测变量时空样本、提取位移及动作特征、构造管片上浮预测模型、训练管片上浮预测模型四个步骤，将受地层岩土力学性质、地下水、浆液填充质量影响的既往成型管片环上浮变形时空演化信息计入当前拼装环管片上浮影响因素，结合掘进参数、位移监测特征提取，构造显式的管片上浮预测模型，通过自适应步长并行迭代求解模型参数，本技术具有特征提取物理意义明确、运算过程可解释性强、模型显式、模型参数求解能够避免局部最优的优点。

主权项：1.考虑成型序列影响的盾构管片上浮预测方法,其特征在于，包括如下步骤：步骤一、构建盾构管片成型监测变量时空样本对涉及盾构管片成型监测的位置变量进行系统定义，分段统计掘进速率大于零的时刻的盾构掘进参数，采集盾尾间距，得到折线形式的成型管片环竖直方向位置偏差时程曲线方程、各掘进参数时程曲线、盾尾顶部间距时程曲线、盾尾底部间距时程曲线，完成盾构管片成型监测变量时空样本构建，对所述位置变量进行系统定义，具体包括：第i环纵断面上该环的竖轴和该环的纵轴之间交点在隧道中的里程为Li，第i环拼装完成时刻为ti，定义刀盘切口轮廓与切口纵轴交点为切口点，第i环的竖轴和第i环的纵轴之间交点为第i环位置点，ti时刻切口点在隧道中的里程为Li+l，l为ti时刻切口点与第i环位置点之间的距离，竖直方向上，ti时刻第i环位置点实际位置与隧道设计轴线之间的距离为ΔyLi,ti，ti+1时刻第i环位置点实际位置与隧道设计轴线之间的距离为ΔyLi,ti+1，ti时刻第i环切口点实际位置与隧道设计轴线之间的距离为ΔhLi+l,ti；在三维直角坐标系0-tLΔy中，对于第i环，将相同Li下不同时刻第i环位置点实际位置与隧道设计轴线之间的距离实测点按时间顺序以线段逐个顺次相连，得到折线形式的成型管片环竖直方向位置偏差时程曲线方程fi＝ΔyLi,t；步骤二、提取位移及动作特征位移及动作特征包含管片成型序列竖向位移特征、盾构刀盘切口动作特征、中盾及盾尾动作特征，计算管片成型序列竖向位移样本、盾构刀盘切口动作样本、中盾及盾尾动作样本的统计量，基于统计量构造非线性加权函数，对非线性加权函数进行非线性映射，完成对管片成型序列竖向位移特征的提取，通过对统计量进行非线性映射，完成对盾构刀盘切口动作特征的提取，基于统计量构造分式特征指标，对分式特征指标加权后进行非线性映射，实现对中盾及盾尾动作特征的提取；步骤三、构造管片上浮预测模型管片上浮预测模型是当前拼装环拼装完成时的上浮量预测模型，当前拼装环拼装完成时的上浮由既往成型环对当前拼装环影响、当前拼装环盾构切口动作影响和当前拼装环中盾及盾尾动作影响共同作用形成，当前拼装环拼装完成时的上浮预测模型是根据管片成型序列竖向位移特征、盾构刀盘切口动作特征、中盾及盾尾动作特征预测当前拼装环拼装完成时的上浮量的非线性映射；所述管片上浮预测模型为式25，管片上浮预测模型的第I环训练集的输入、标注分别为{CaI,CheadI,CI}、ΔyLI,tI，I∈[1,IM]，IM为单个隧道总环数，为对标注的预测值，系数组合为{waEm,waE,waEM,waσm,waσ,waσM,ba,wn,wP,wT,wv,wF,wqι,wqβ,wgι,wgβ,wrι,wrβ}， 其中：第I环的管片成型序列竖向位移特征CaI按式4计算，waEm、waE、waEM、waσm、waσ、waσM、ba分别为EΔyI低阶权重、EΔyI权重、EΔyI高阶权重、σΔyI低阶权重、σΔyI权重、σΔyI高阶权重、第一调节系数， EΔyI为第I环的管片序列上浮量，σΔyI为第I环的管片序列上浮波动量；盾构刀盘切口动作特征CheadI按式15计算，wn、wP、wT、wv、wF分别为刀盘转速权重、土仓压力权重、刀盘扭矩权重、掘进速率权重、总推力权重， 盾构机刀盘转速特征CnI、土仓压力特征CPI、刀盘扭矩特征CTI、掘进速率特征CvI、总推力特征CFI；中盾及盾尾动作特征CI按式24计算，wqι、wqβ、wgι、wgβ、wrι、wrβ分别为第一权重、第二权重、第三权重、第四权重、第五权重、第六权重， 竖直方向顶部推进油缸行程差特征CqιI、竖直方向底部推进油缸行程差特征CqβI、竖直方向顶部铰接油缸行程差特征CgιI、竖直方向底部铰接油缸行程差特征CgβI、第I环拼装完成时，盾尾顶部的盾尾内表面与管片之间最短间距特征CrιI为lnrιopI,盾尾底部的盾尾内表面与管片之间最短间距特征CrβI为lnrβιmI；对于第I环，则tI时刻盾尾顶部的盾尾内表面与管片之间最短间距为rιopI，tI时刻盾尾底部的盾尾内表面与管片之间最短间距为rβιmI；所述EΔyI和所述σΔyI分别按式2、式3计算， I*为远端环号，取I-10和0中的最大值且不超过I-1；所述公式4和公式24中的ξ，定义如下：按式1定义非线性映射模型z＝ξx,z为自变量x在映射ξ下的像， 步骤四、训练管片上浮预测模型。

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