(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210841307.9 (22)申请日 2022.07.18 (71)申请人 中国建筑第二工程局有限公司 地址 100070 北京市丰台区汽车博物馆东 路6号院E座 (72)发明人 安建永　管晓明　雷海波　金昕　 张静涛　杨宁　姜会浩　刘泽亮　 陈志文　赵文科　杨晓东　程霖　 陈峥　马佳　李森　 (74)专利代理 机构 北京中建联合知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11004 专利代理师 田世瑢　唐晓丽 (51)Int.Cl. E21D 9/093(2006.01) E21D 9/087(2006.01)E21D 9/00(2006.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于盾构数据的土层识别及出土量评 价方法及系统 (57)摘要 本发明提供一种基于盾构数据的土层识别 及出土量评价方法及系统， 所述方法包括以下步 骤： 收集盾构掘进数据进行二次处理得到单位推 力和单位扭矩； 建立特征空间， 将盾构掘进状态 的参数点输入特征空间， 得到参数点的位置， 判 定盾构掘进状态； 对正常盾构掘进参数点的分布 进行划分， 通过所在子区域位置， 得到开挖环数 的复合比， 修正开挖面的地层情况； 对地质剖面 图和复合地层分布进行复原， 现场监测得到实际 出土量， 对比分析出土量是否正常。 本发明对复 合地层盾构掘进参数进行判别， 出现异常的前兆 点形象地展示在特征空间中， 用于分析出现问题 的原因， 如处于正常状态， 可根据参数点所在子 区域， 对当前监测环数的地层进行复原， 得到更 加精确的地层情况。 权利要求书2页 说明书7页 附图6页 CN 115126498 A 2022.09.30 CN 115126498 A 1.一种基于盾构数据的土层识别及出土量评价方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 收集盾构掘进数据， 并对所述盾构掘进数据的参数进行二次处理得到单位推力 和单位扭矩 所述盾构掘进数据包括： 推力、 扭矩、 刀盘转速、 每转切深； S2、 根据所述单位推力 和单位扭矩 的参数点建立单位推力 ‑单位扭矩 的特征空 间， 所述特 征空间包括： Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区； S3、 将待判定的盾构掘进状态的参数点 输入所述特征空间， 在特征空间中得到 所述参数点 的位置， 用于盾构掘进状态的判定； 当参数点 处于所述 Ⅰ区内时， 则 认为盾构掘进正常， 正常盾构掘进数据可返 回数 据收集部分， 补充初始的盾构掘进数据量； S4、 运用聚类的思想， 对所述返回数据收集部分的正常盾构掘进数据的参数点的分布 情况进行划分， 得到 6个子区域； 所述6个子区域为 Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3、Ⅰ4、Ⅰ5和Ⅰ6， 分别对应复合比ξ为50％ ‑100％、 40％ ‑50％、 30％‑40％、 20％ ‑30％、 10％ ‑20％、 0‑10％； S5、 通过对参数点 所在子区域位置的判定， 得到盾 构所开挖环数的复合比情 况， 根据所述复合比情况对盾构开挖面的地层情况进行修 正； S6、 根据参数点 在I区子区域的情况， 对盾构掘进段的地质剖面图和复合地层分 布情况进 行复原， 得到盾构掘进段土层的真实情况， 对盾构出土量情况进 行计算， 得到理论 出土量V1、 V 2； S7、 通过现场监测， 得到实际出土量V， 对比分析实际出土量V与理论出土量V1、 V2， 得出 实际出土量是否符合 正常值。 2.根据权利要求1所述的基于盾构数据的土层识别及出土量评价方法， 其特征在于， 所 述S3步骤的所述在特征空间中得到所述参数点 的位置， 当参数点 处于所述 Ⅱ区内时， 则认为盾构标准扭矩存在异常， 出现扭矩 异常偏高状态。 3.根据权利要求1所述的基于盾构数据的土层识别及出土量评价方法， 其特征在于， 所 述S3步骤的所述在特征空间中得到所述参数点 的位置， 当参数点 处于所述 Ⅲ区内时， 则认为盾构标准推力存在异常， 出现推力异常偏高状态。 4.根据权利要求1所述的基于盾构数据的土层识别及出土量评价方法， 其特征在于， 所 述S7步骤的所述得 出实际出土量是否符合 正常值之后还 包括以下处 理方法： 如实际出土量V符合 正常值， 则说明土层识别正确； 如实际出土量V不符合 正常值， 则具体分析 出土量异常的原因。 5.一种基于盾构数据的土层识别及出土量评价系统， 执行如权利要求1 ‑4任一项所述 的基于盾构数据的土层识别及出土量评价方法， 其特 征在于， 包括： 数据处理模块： 用于收集盾构掘进数据， 并对所述盾构掘进数据的参数进行二次处理权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115126498 A 2得到单位推力 和单位扭矩 根据所述单位推力 和单位扭矩 的参数点建立单位推力 ‑单位扭矩 的特征空间； 土层识别模块： 用于将待判定的盾构掘进状态的参数点 输入所述特征空间， 在 特征空间中得到所述参数点 的位置， 用于盾构掘进状态的判定； 当参数点 处 于所述Ⅱ区内时， 则认为盾构标准 扭矩存在异常， 出 现扭矩异常偏高状态； 当参数点 处于所述 Ⅲ区内时， 则认为盾构标准推力存在异常， 出现推力异常偏高状态； 当参数点 处于所述 Ⅰ区内时， 则认为盾构掘进正常， 正常盾构掘进数据可返回数据收集部分， 补充初始的盾构掘进数据量； 运用聚类的思想， 对所述返回数据收集部分的正常盾构掘进 数据的参数点的分布情况进行划分， 得到6个子区域； 所述6个子区域为 Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3、Ⅰ4、Ⅰ5和Ⅰ6， 分别对应复合比ξ为50％ ‑100％、 40％ ‑50％、 30％ ‑40％、 20％ ‑30％、 10％ ‑20％、 0‑10％； 通 过对参数点 所在子区域位置的判定， 得到盾构所开挖环数的复合比情况， 根据所述 复合比情况对盾构开挖面的地层情况进行修 正； 出土量分析模块： 根据参数点 在I区子区域的情况， 对盾构掘进段的地质剖面图 和复合地层分布情况进行复原， 得到盾构掘进段土层的真实情况， 对盾构出土量情况进行 计算， 得到理论出土量V1、 V2； 通过现场监测， 得到实际出土量V， 对比分析实际出土量V与理 论出土量V1、 V2， 得出实际出土量是否 符合正常值， 如实际出土量V符合正常值， 则说明土层 识别正确； 如实际出土量V不符合 正常值， 则具体分析 出土量异常的原因。 6.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 所述程序被处理器 执行时实现权利要求1 ‑4任一项所述的基于盾构数据的土层识别及出土量评价方法的步 骤。 7.一种计算机设备， 所述计算机设备包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处 理器上运行的计算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述程序时实现如权利要求 1‑4任 一项所述的基于盾构数据的土层识别及出土量评价方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115126498 A 3