[发明专利]基于LSTM的隧道下穿既有地铁线沉降控制方法、设备及介质

说明书

本发明公开了一种基于LSTM的隧道下穿既有地铁线沉降控制方法、设备及介质，方法：获取预测时刻的下穿地层参数和既有线道床的沉降值、目标抬升值，获取预测前一时刻的注浆参数(注浆压力、注浆量和注浆时长)；将获取数据输入到训练好的基于LSTM的预测模型，得到预测时刻的水平抬升注浆参数；若预测得到的注浆参数处于合适注浆参数解的空间内，则将其作为预测时刻最优的注浆参数；否则，采用粒子群算法求解预测时刻最优的的注浆参数；在预测时刻采用其最优的注浆参数注浆以抬升既有地铁线道床；滚动预测并注浆直到既有地铁线道床被抬升至沉降值为0。本发明可快速获得各时刻更加合理的抬升注浆参数，确保对既有地铁线的抬升效果。

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，尤其涉及一种基于LSTM的隧道下穿既有地铁线沉降控制方法。

背景技术

随着城市地铁跨越式的发展，复杂的地质条件和横纵交错的既有地铁线路大大增加了新建地铁线路的建设难度，如下穿既有地铁线或既有车站时，将影响新建线路施工与既有地铁线路运营安全。为减低隧道下穿施工对既有地铁影响，通常围绕新建地铁隧道开展洞周地层预注浆加固及管棚/管幕预支护措施及围绕既有地铁隧道开展下部地层预注浆加固及洞内结构预加固措施；然而实际工程中受地质条件、新建隧道断面形式尺寸与施工方法、既有隧道结构类型与健康状态的影响，在采取上述控制措施后仍无法有效地控制既有地铁线沉降，造成既有地铁线沉降超限。

对于隧道下穿施工中已引起的既有地铁线沉降超限问题，一般采取注浆抬升措施恢复既有地铁线损失高程。现有的注浆抬升措施，主要依据设计提供的注浆参数范围进行施工，无法根据地层情况、现场施工情况与既有地铁线沉降控制情况进行动态调整，抬升效果并不理想。

发明内容

为快速获得更加合理的抬升注浆参数，本发明提出一种基于LSTM的隧道下穿既有地铁线沉降控制方法，基于地层参数、既有地铁线道床沉降值、目标抬升值及上一时刻的注浆参数，对下一时刻的注浆参数进行实时调整，可保证隧道下穿施工安全与既有地铁线运营安全，且具有一定的时效性及经济性。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于LSTM的隧道下穿既有地铁线沉降控制方法，包括：

步骤1，获取预测时刻的下穿地层参数和既有地铁线道床的沉降值、目标抬升值，获取预测前一时刻的水平抬升注浆参数；所述水平抬升注浆参数包括：注浆压力、注浆量和注浆时长；

步骤2，将步骤1获取的数据输入到训练好的基于LSTM的预测模型，输出得到预测时刻的水平抬升注浆参数；

步骤3，若步骤2得到的水平抬升注浆参数处于合适注浆参数解的空间内，则将其作为预测时刻最优的水平抬升注浆参数；否则，采用粒子群算法并结合合适注浆参数解的空间，探索最优的水平抬升注浆参数，并作为预测时刻最优的的注浆参数；

步骤4，在预测时刻采用其最优的水平抬升注浆参数，抬升既有地铁线道床；

步骤5，更新下一个预测时刻，重复步骤1-4，直到既有地铁线道床被抬升至沉降值为0。

进一步地，下穿地层参数包括：土体密度、粘聚力、内摩擦角、孔隙比和弹性模量。

进一步地，所述合适注浆参数解的空间，确定方法为：

(1)收集新建的隧道拱部沉降值h、初支混凝土应力值σ与水平抬升注浆参数：注浆压力P、注浆量Q、注浆时间t；

(2)根据步骤(1)收集的数据，建立水平抬升注浆参数与隧道拱部沉降值h及初支混凝土应力值σ之间的关系函数：

(P,Q,t)＝F(h,σ)；