(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 202210953760.9 (22)申请日 2022.08.10 (71)申请人 大连理工大 学 地址 116086 辽宁省大连市甘井 子区凌工 路2号 申请人 四川省交通勘察设计 研究院有限公 司　 中铁二十四局集团福建铁路 建设有 限公司　 四川北新天曌投资发展 有限公司 　 中铁四局集团第二工程有限公司 (72)发明人 王峥峥　袁松　陈希茂　刘洪利　 余秀平　张生　龚仕春　李宝强　 (74)专利代理 机构 成都四合天行知识产权代理 有限公司 51274 专利代理师 张超(51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/08(2006.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种软岩隧道 松动圈测试方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种软岩隧道松动圈测试方 法及系统， 包括： 建立地层结构 模型； 计算第一松 动圈数据， 并将所述支护参数作为第一支护参 数； 获取第一对应关系； 训练神经网络模型形成 松动圈测试模型； 施工时， 获取第二支护参数， 并 获取之前施工进尺的松动圈数据作为第二松动 圈数据； 将所述第二支护参数和所述第二松动圈 数据输入所述松动圈测试模型， 并根据所述松动 圈测试模型输出的松动圈数据修正所述第二支 护参数进行施工。 本发明采用通过数值模拟确定 不同支护参数下各施工进尺对其他施工进尺对 应的松动圈影 响的大致关系， 再通过训练神经网 络模型的方式生成用于松动圈数据计算的模型， 从而对施工过程进行指导， 提高施工的安全性。 权利要求书3页 说明书9页 附图2页 CN 115293002 A 2022.11.04 CN 115293002 A 1.一种软岩隧道 松动圈测试 方法， 其特 征在于， 包括： 根据目标 软岩隧道的地勘数据建立 地层结构模型； 对所述地层结构模型进行循环进尺开挖模拟， 计算不同支护参数下各进尺的松动圈数 据作为第一松动圈数据， 并将所述支护参数作为第一支护参数； 获取每个进尺的所述第一松动圈数据与其他进尺的所述第一松动圈数据的函数关系 作为第一对应关系； 以对应的所述第一松动圈数据、 所述第一支护参数和所述第一对应关系构建三元样 本， 并以所述三元样本训练神经网络模型形成松动圈测试模型； 所述松动圈测试模型 的输 入数据为支护参数和目标循环进尺之前循环进尺的松动圈数据， 所述松动圈测试模型的输 出数据为目标循环进尺的松动圈数据； 施工时， 获取当前施工进尺的支护参数作为第二支护参数， 并获取之前施工进尺的松 动圈数据作为第二松动圈数据； 将所述第二支护参数和所述第 二松动圈数据输入所述松动圈测试模型， 并根据 所述松 动圈测试模型输出的松动圈数据修 正所述第二支护参数进行施工 。 2.根据权利要求1所述的一种软岩隧道松动圈测试方法， 其特征在于， 获取每个进尺的 所述第一松动圈数据与其他进尺的所述第一松动圈数据的函数关系作为第一对应关系包 括： 计算当前进尺在当前支护参数 下的松动圈数据作为基准松动圈数据； 计算当前进尺的所述第一松动圈数据和所述基准松动圈数据的差异作为差异松动圈 数据； 将所述差异松动圈数据和其他进尺的所述第一松动圈数据进行多项式拟合形成多项 式函数； 将所述基准松动圈数据与所述多 项式函数叠加形成所述第一对应关系。 3.根据权利要求1所述的一种软岩隧道松动圈测试方法， 其特征在于， 以对应的所述第 一松动圈数据、 所述第一支护参数和所述第一对应关系构建三元样本， 并以所述三元样本 训练神经网络模型 形成松动圈测试模型包括： 建立三元事件模板， 所述 三元事件模板包括头 部数据、 尾部数据和关系数据； 将当前进尺的所述第 一松动圈数据作为尾部数据， 将当前进尺的所述第 一支护参数作 为头部数据， 将当前进尺的所述第一对应关系作为关系数据， 形成所述 三元样本； 将多种支护参数下的所述三元样本形成三元样本库， 并从所述三元样本库中划分样本 集和测试集； 用所述样本集训练神经网络模型， 并用所述测试集进行测试和校验形成所述松动圈测 试模型。 4.根据权利要求1所述的一种软岩隧道松动圈测试方法， 其特征在于， 根据所述松动圈 测试模型输出的松动圈数据修 正所述第二支护参数进行施工包括： 获取对应于施工安全标准的目标松动圈数据； 当所述松动圈测试模型输出的松动圈数据不符合所述目标松动圈数据时， 修正所述第 二支护参数并将修正后的所述第二支护参数和所述第二松动圈数据输入所述松动圈测试 模型进行再次运算， 直至所述松动圈测试模型输出的松动圈数据满足所述目标松动圈数据权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115293002 A 2要求； 将最终的所述第二支护参数作为 修正后的所述第二支护参数进行施工 。 5.根据权利要求1所述的一种软岩隧道松动圈测试方法， 其特征在于， 所述第 二支护参 数包括初期支护参数和超前支护参数； 当修正所述第二支护参数时， 对所述初期支护参数和所述超前支护参数进行加权修 正； 所述超前支护参数的权 重大于所述初期支护参数的权 重。 6.一种软岩隧道 松动圈测试系统， 其特 征在于， 包括： 建模单元， 被配置为根据目标 软岩隧道的地勘数据建立 地层结构模型； 模拟单元， 被配置为对所述地层结构模型进行循环进尺开挖模拟， 计算不同支护参数 下各进尺的松动圈数据作为第一松动圈数据， 并将所述支护参数作为第一支护参数； 关系单元， 被配置为获取每个进尺的所述第 一松动圈数据与其他进尺的所述第 一松动 圈数据的函数关系作为第一对应关系； 训练单元， 被配置为以对应的所述第一松动圈数据、 所述第一支护参数和所述第一对 应关系构建三元样本， 并以所述三元样本训练神经网络模型形成松动圈测试模型； 所述松 动圈测试模型的输入数据为支护参数和目标循环进尺之前循环进尺的松动圈数据， 所述松 动圈测试模型的输出 数据为目标循环进尺的松动圈数据； 获取单元， 被配置为在施工时， 获取当前施工进尺的支护参数作为第 二支护参数， 并获 取之前施工进尺的松动圈数据作为第二松动圈数据； 修正单元， 被配置为将所述第 二支护参数和所述第 二松动圈数据输入所述松动圈测试 模型， 并根据所述松动圈测试模型输出的松动圈数据修 正所述第二支护参数进行施工 。 7.根据权利要求6所述的一种软岩隧道松动圈测试系统， 其特征在于， 所述关系单元还 被配置为： 计算当前进尺在当前支护参数 下的松动圈数据作为基准松动圈数据； 计算当前进尺的所述第一松动圈数据和所述基准松动圈数据的差异作为差异松动圈 数据； 将所述差异松动圈数据和其他进尺的所述第一松动圈数据进行多项式拟合形成多项 式函数； 将所述基准松动圈数据与所述多 项式函数叠加形成所述第一对应关系。 8.根据权利要求6所述的一种软岩隧道松动圈测试系统， 其特征在于， 训练单元还被配 置为： 建立三元事件模板， 所述 三元事件模板包括头 部数据、 尾部数据和关系数据； 将当前进尺的所述第 一松动圈数据作为尾部数据， 将当前进尺的所述第 一支护参数作 为头部数据， 将当前进尺的所述第一对应关系作为关系数据， 形成所述 三元样本； 将多种支护参数下的所述三元样本形成三元样本库， 并从所述三元样本库中划分样本 集和测试集； 用所述样本集训练神经网络模型， 并用所述测试集进行测试和校验形成所述松动圈测 试模型。 9.根据权利要求6所述的一种软岩隧道松动圈测试系统， 其特征在于， 修正单元还被配 置为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115293002 A 3