应用于隧洞开挖中隧洞围岩稳定性的智能分析方法及系统与流程

本发明涉及岩土力学，尤其涉及一种应用于隧洞开挖中隧洞围岩稳定性的智能分析方法及系统。

背景技术：

1、隧洞是指人工开凿的地下通道，用于连接两个地点，通常是穿越山脉、丘陵、河流或道路等地形障碍，隧洞具有狭窄且封闭的结构，一般是为了交通运输目的而建造的，例如铁路、公路和地铁等，隧洞可以提供一种安全、便捷、高效的交通方式，避免了绕行山脉或河流所带来的时间和空间上的限制，隧洞的设计和施工需要考虑地质条件，尤其是地质的围岩稳定性。

2、现有的隧洞围岩稳定性的分析方法主要是采用分级评价法，基于地层的物理力学性质和地质条件进行分类，并根据不同地层的稳定性特点，对隧洞围岩进行评价，但是该方法通常使用定性或半定量的方式，以评估围岩稳定性，评测过程中受制于主观因素较多，进而导致隧洞围岩稳定性的分析结果不准确。

技术实现思路

1、本发明提供一种应用于隧洞开挖中隧洞围岩稳定性的智能分析方法及系统，其主要目的在于提高隧洞围岩稳定性的分析准确性。

2、为实现上述目的，本发明提供的一种应用于隧洞开挖中隧洞围岩稳定性的智能分析方法，包括：

3、获取隧洞开挖区域的隧道工程数据，所述隧道工程数据包括地质勘察数据、地质监测数据以及施工数据，收集所述隧洞开挖区域的围岩样品，对所述围岩样品进行力学实验，得到力学实验参数，并采集所述围岩样品对应的参数信息，结合所述力学实验参数和所述参数信息，计算出所述围岩样品对应的围岩弹性系数；

4、根据所述围岩弹性系数和所述力学实验参数，计算所述围岩样品对应的围岩强度，挖掘所述地质监测数据中的地质特征信息，根据所述地质特征信息，分析所述围岩样品对应的围岩完整性，根据所述围岩完整性和所述围岩强度，评测所述围岩样品对应的围岩质量；

5、根据所述地质勘察数据和所述围岩质量，建立所述隧洞开挖区域的地质云图，根据所述地质云图，分析所述隧洞开挖区域的围岩复杂性；

6、结合所述施工数据，确定所述隧洞开挖区域的加载条件，根据所述加载条件和所述围岩复杂性，计算所述围岩样品对应的围岩位移，结合所述围岩位移和所述围岩质量，分析出所述隧洞开挖区域内的围岩稳定性。

7、可选地，所述结合所述力学实验参数和所述参数信息，计算出所述围岩样品对应的围岩弹性系数，包括：

8、提取所述力学实验参数对应的参数标签，识别所述参数标签中的标签信息；

9、根据所述标签信息，从所述力学实验参数中提取出应力参数和应变参数；

10、分别对所述应力参数和应变参数进行参数清洗，得到目标应力参数和目标应变参数；

11、结合所述目标应力参数、所述目标应变参数和所述参数信息，计算出所述围岩样品对应的围岩弹性系数。

12、可选地，所述结合所述目标应力参数、所述目标应变参数和所述参数信息，计算出所述围岩样品对应的围岩弹性系数，包括：

13、通过下述公式计算出所述围岩样品对应的围岩弹性系数：

14、；

15、其中，a表示围岩样品对应的围岩弹性系数，表示围岩样品中第a个样品对应的目标应力参数，表示围岩样品中第a个样品对应的目标应变参数，表示参数信息中第a个样品对应的围岩长度值，表示参数信息中第a个样品对应的围岩横截面积，a表示围岩样品的序列号。

16、可选地，所述根据所述围岩弹性系数和所述力学实验参数，计算所述围岩样品对应的围岩强度，包括：

17、分析所述力学实验参数中的参数自变量和参数因变量，

18、提取所述参数自变量和所述参数因变量对应的变量值，得到第一变量值和第二变量值；

19、根据所述第一变量值和所述第二变量值，计算出所述参数自变量和所述参数因变量对应的回归系数；

20、根据所述回归系数，计算出所述围岩样品对应的岩石特性系数，查询所述围岩样品对应的强度修正系数；

21、结合所述强度修正系数、所述岩石特性系数及所述围岩弹性系数，计算所述围岩样品对应的围岩强度。

22、可选地，所述结合所述强度修正系数、所述岩石特性系数及所述围岩弹性系数，计算所述围岩样品对应的围岩强度，包括：

23、通过下述公式计算所述围岩样品对应的围岩强度：

24、；

25、其中，e表示围岩样品对应的围岩强度，表示围岩样品中第d个围岩对应的围岩密度，表示围岩样品中第d个围岩在所述隧洞开挖区域的深度，表示围岩样品中第d个围岩的围岩弹性系数，表示围岩样品中第d个围岩的岩石特性系数，表示围岩样品中第d个围岩的弹性特性系数，其表达式是以为底，为指数，表示围岩样品中第d个围岩的强度修正系数。

26、可选地，所述挖掘所述地质监测数据中的地质特征信息，包括：

27、分析所述地质监测数据对应的数据成分，计算所述数据成分对应的成分贡献度；

28、根据所述成分贡献度，对所述地质监测数据进行数据筛选处理，得到目标地质监测数据；

29、挖掘所述目标地质监测数据中的地质数据信息，提取所述地质数据信息对应的信息特征；

30、计算所述信息特征对应的特征基尼系数；

31、根据所述特征基尼系数，从所述地质数据信息中确定所述地质监测数据中的地质特征信息。

32、可选地，所述计算所述信息特征对应的特征基尼系数，包括：

33、可以通过下述公式计算所述信息特征对应的特征基尼系数：

34、；

35、其中，g表示信息特征对应的特征基尼系数，表示信息特征中第v个子特征属于类别k的特征数，v表示信息特征中的子特征序列号，k表示特征类别，表示信息特征中第v个子特征的数量。

36、可选地，所述根据所述地质勘察数据和所述围岩质量，建立所述隧洞开挖区域的地质云图，包括：

37、提取所述地质勘察数据中的地质组分数据、组分分布数据及地质几何数据；

38、根据所述地质组分数据，分析所述隧洞开挖区域的地质要素；

39、根据所述组分分布数据，分析所述地质要素之间的空间关系；

40、根据地质几何数据，分析出所述地质要素对应的几何特征；

41、根据所述地质要素、所述空间关系以及所述几何特征，构建所述隧洞开挖区域对应的初始地质云图；

42、根据所述围岩质量，对所述初始地质云图进行渲染处理，得到所述隧洞开挖区域的地质云图。

43、可选地，所述根据所述加载条件和所述围岩复杂性，计算所述围岩样品对应的围岩位移，包括：

44、对所述围岩样品进行区域划分，得到围岩区域，设置所述围岩区域对应的区域边界条件；

45、根据所述加载条件，确定所述围岩区域对应的加载应力，分析所述加载条件中每个条件对应的加载方向；

46、根据所述加载方向和所述加载应力，计算出所述围岩区域对应的目标加载应力；

47、根据所述围岩复杂性和所述目标加载应力，计算所述围岩样品对应的围岩位移。

48、一种应用于隧洞开挖中隧洞围岩稳定性的智能分析系统，所述系统包括：

49、弹性系数计算模块，用于获取隧洞开挖区域的隧道工程数据，所述隧道工程数据包括地质勘察数据、地质监测数据以及施工数据，收集所述隧洞开挖区域的围岩样品，对所述围岩样品进行力学实验，得到力学实验参数，并采集所述围岩样品对应的参数信息，结合所述力学实验参数和所述参数信息，计算出所述围岩样品对应的围岩弹性系数；

50、围岩质量评测模块，用于根据所述围岩弹性系数和所述力学实验参数，计算所述围岩样品对应的围岩强度，挖掘所述地质监测数据中的地质特征信息，根据所述地质特征信息，分析所述围岩样品对应的围岩完整性，根据所述围岩完整性和所述围岩强度，评测所述围岩样品对应的围岩质量；

51、复杂性分析模块，用于根据所述地质勘察数据和所述围岩质量，建立所述隧洞开挖区域的地质云图，根据所述地质云图，分析所述隧洞开挖区域的围岩复杂性；

52、稳定性分析模块，用于结合所述施工数据，确定所述隧洞开挖区域的加载条件，根据所述加载条件和所述围岩复杂性，计算所述围岩样品对应的围岩位移，结合所述围岩位移和所述围岩质量，分析出所述隧洞开挖区域内的围岩稳定性。

53、本发明通过对所述围岩样品进行力学实验，可以得到所述围岩样品相关物理量信息，从而提高围岩弹性系数的计算准确性，从而便于后续的围岩强度的计算，本发明根据所述围岩弹性系数和所述力学实验参数，计算所述围岩样品对应的围岩强度，可以了解所述围岩样品对应所能承受的抗压强度，为提高围岩质量评测的准确性提供了依据，本发明根据所述地质勘察数据和所述围岩质量，建立所述隧洞开挖区域的地质云图，使所述隧洞开挖区域的地质可视化，进而便于后续的围岩复杂性的分析，本发明根据所述加载条件和所述围岩复杂性，计算所述围岩样品对应的围岩位移，可以了解到所述围岩样品会发生的位移，进而提高后续围岩稳定性的分析准确性。因此，本发明实施例提供的一种应用于隧洞开挖中隧洞围岩稳定性的智能分析方法及系统，能够提高隧洞围岩稳定性的分析准确性。