[发明专利]一种复合型土压平衡盾构机的掘进总推力确定方法及系统

说明书

本发明公开了一种复合型土压平衡盾构机的掘进总推力确定方法，所述确定方法包括：确定影响掘进总推力的特征参数；根据无量纲化计算方法，确定各特征参数的无量纲计算式和掘进总推力参数的无量纲计算式；对各特征参数的历史工程数据和掘进总推力的历史工程数据进行无量纲化处理和规范化处理；根据各特征参数的规范化工程数据和掘进总推力的规范化工程数据对无量纲输入函数的各个系数进行训练；对无量纲预估模型进行规范化还原和量纲还原，获得掘进总推力确定模型；获得特征参数的当前工程数据，输入掘进总推力确定模型进行预测。本发明针对不同风化程度岩层复合地质，在力学分析基础上通过应用量纲分析，确定了反映该工况共性规律的无量纲特征参量，将其结合到机器学习算法训练建模，提高了方法的针对性、实用性和准确性。

技术领域

本发明涉及隧道掘进装备技术领域，特别是涉及一种复合型土压平衡盾构机的掘进总推力确定方法及系统。

背景技术

复合型土压平衡盾构机是一种适用于掘进面包含强度差别较大的多样复合地层的隧道掘进装备。其掘进总推力是一项重要的性能参数，用以保证设备的正常前进和施工。对于复合型土压平衡盾构机掘进总推力的预估，其关键在于建立一种能够适用于多样地层复合地质的方法。在不少由复合型土压平衡盾构机施工的隧道工程中，常遇到由全风化混合岩、全风化花岗岩、强风化砂岩、强风化混合岩、强风化花岗岩等不同类别不同风化程度岩层构成的复合地质。但目前已有的盾构掘进总推力预估方法中尚缺乏专门考虑在此类不同风化程度岩层地质中掘进时总推力的共性影响参量从而建立针对性和适用性更强的总推力预估模型的方法，如何提高复合型土压平衡盾构机的掘进总推力确定的针对性和适用性，成为一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合型土压平衡盾构机的掘进总推力确定方法及系统，以提高复合型土压平衡盾构机的掘进总推力确定的针对性和适用性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种复合型土压平衡盾构机的掘进总推力确定方法，所述确定方法包括如下步骤：

确定影响掘进总推力的特征参数；所述特征参数包括结构参数、操作参数和地质参数，所述结构参数包括刀盘直径、掘进速度、刀盘转速、土仓压力；所述操作参数包括：掘进速度、刀盘转速、土仓压力，所述地质参数包括：地质密度、剪切模量、泊松比、粘聚力、内摩擦系数、静止土压力系数、承载力特征值、埋深；

根据无量纲化计算方法，确定各特征参数的无量纲计算式和掘进总推力参数的无量纲计算式；

分别根据各特征参数的无量纲计算式和掘进总推力参数的无量纲计算式对各特征参数的历史工程数据和掘进总推力的历史工程数据进行无量纲化处理，获得各特征参数的无量纲工程数据和掘进总推力的无量纲工程数据；

采用小数定标规范化法，对各特征参数的无量纲工程数据和掘进总推力的无量纲工程数据进行规范化处理，获得各特征参数的规范化工程数据和掘进总推力的规范化工程数据；

根据各特征参数的规范化工程数据和掘进总推力的规范化工程数据对用于确定掘进总推力的无量纲输入函数的各个系数进行训练，获得系数确定后的无量纲输入函数，作为无量纲预估模型；

对所述无量纲预估模型进行规范化还原和量纲还原，获得掘进总推力确定模型；

获得特征参数的当前工程数据，将所述当前工程参数输入掘进总推力确定模型，获得掘进总推力的预测值。

可选的，所述根据无量纲化计算方法，确定各特征参数的无量纲计算式和掘进总推力参数的无量纲计算式，具体包括：

根据基本量纲对各特征参数进行分类；

在每一类的特征参数中选取常数参数或对掘进总推力影响较大的参数或量纲相对简洁的参数作为每一类的基本量；