CN112379082B - 一种基于mic的盾构施工地表变形影响因素的确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于MIC的盾构施工地表变形影响因素的确定方法，该方法包括以下步骤：一、在盾构施工过程中，获取I个盾构管片环所处施工区域的地表变形量以及地表变形影响因素；二、对I个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值以及地表变形影响因素分别进行预处理；三、采用MIC法对预处理后的L个影响因素集合和预处理后的变形量集合处理，得到地表变形影响因素的权重；四、确定盾构施工地表变形的重要影响因素。本发明方法步骤简单，实现地表变形各个影响因素的权重获取，以确定盾构施工地表变形的重要影响因素，从而为盾构施工过程中地表变形控制提供决策支持，有利于保障盾构施工的安全性。

Description

一种基于MIC的盾构施工地表变形影响因素的确定方法
技术领域
本发明属于盾构施工技术领域，尤其是涉及一种基于MIC的盾构施工地表变形影响因素的确定方法。
背景技术
盾构法施工是在隧道开挖过程中被广泛应用的一种暗挖施工工艺，其在施工过程中因地层开挖容易致使周围土体挤出或松弛，易造成地层损失，进而引起地表变形问题发生。地表变形超过某一安全值后，容易引发沿线建筑物的不均匀变形、地下管线受损，甚至会导致在开挖隧道坍塌等不安全事故发生。因此，在盾构掘进过程中实时掌握地表变形情况至关重要，这使得引起地表变形的影响因素成为一个值得关注的重要课题。目前在地表变形预测的过程不能有效地考虑各个影响因素的重要程度，另外不能直接获取各个影响因素中的重要影响因素。
因此，现如今缺少一种基于MIC的盾构施工地表变形影响因素的确定方法，实现地表变形各个影响因素的权重获取，以确定盾构施工地表变形的重要影响因素，从而能在地表变形预测的过程有效地考虑各个影响因素的重要程度，提高地表变形预测准确性，也能为盾构施工过程中地表变形控制提供决策支持，有利于保障盾构施工的安全性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于MIC的盾构施工地表变形影响因素的确定方法，其方法步骤简单，设计合理，实现地表变形各个影响因素的权重获取，以确定盾构施工地表变形的重要影响因素，从而能在地表变形预测的过程有效地考虑各个影响因素的重要程度，提高地表变形预测准确性，也能为盾构施工过程中地表变形控制提供决策支持，有利于保障盾构施工的安全性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于MIC的盾构施工地表变形影响因素的确定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、在盾构施工过程中，获取I个盾构管片环所处施工区域的地表变形量以及地表变形影响因素；其中，地表变形影响因素包括盾构施工的地质参数、盾构施工形成隧道的覆跨比和盾构机的掘进参数；其中，I表示盾构管片环的总数，I为正整数，且I不小于50；
步骤二、对I个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值以及地表变形影响因素分别进行预处理，得到预处理后的L个影响因素集合和预处理后的变形量集合；其中，预处理后的第l个影响因素集合为{X′l 1,X′l 2,...,X′l i,...,X′l I}，X′l i表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第l个影响因素的预处理后数据，i表示盾构管片环的序号，i为正整数，1≤i≤I；l为正整数，且1≤l≤L，L表示地表变形影响因素的总数；
预处理后的变形量集合为{Y′1,Y′2,...,Y′i,...,Y′I}；其中，Y′i表示第i个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值的预处理后数据；
步骤三、采用MIC法对预处理后的L个影响因素集合和预处理后的变形量集合处理，得到地表变形影响因素的权重；
步骤四、确定盾构施工地表变形的重要影响因素：
根据步骤三中L个影响因素所对应的权重，则权重最大值所对应的影响因素为盾构施工地表变形的重要影响因素。
上述的一种基于MIC的盾构施工地表变形影响因素的确定方法，其特征在于：步骤一中盾构施工的地质参数包括粘聚力、内摩擦角、压缩模量、静止侧压力系数和泊松比，盾构机的掘进参数包括盾构机的掘进速度、盾构机的刀盘扭矩、盾构机的土仓压力、盾构机的总推力、盾构机的注浆压力、盾构机的注浆量和盾尾间隙。
上述的一种基于MIC的盾构施工地表变形影响因素的确定方法，其特征在于：步骤一中获取I个盾构管片环所处施工区域的地表变形影响因素的方法均相同，其中，获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表变形影响因素，具体过程如下：
步骤101、根据地质剖面图和地质勘查报告，获取盾构施工的地质参数；
步骤102、根据盾构施工设计图纸，获取盾构施工形成隧道的覆跨比；
步骤103、根据盾构机上的PLC数据采集模块，获取盾构机的掘进参数。
上述的一种基于MIC的盾构施工地表变形影响因素的确定方法，其特征在于：步骤一中获取I个盾构管片环所处施工区域的地表变形影响因素的方法均相同，其中，获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表变形影响因素，具体过程如下：
步骤A01、数据处理器根据公式
Figure BDA0002777192830000031
得到第i个盾构管片环所处施工区域的地层的粘聚力
Figure BDA0002777192830000032
第i个盾构管片环所处施工区域的地层的内摩擦角
Figure BDA0002777192830000033
第i个盾构管片环所处施工区域的地层的压缩模量
Figure BDA0002777192830000034
第i个盾构管片环所处施工区域的地层的静止侧压力系数
Figure BDA0002777192830000035
第i个盾构管片环所处施工区域的地表的泊松比
Figure BDA0002777192830000036
其中，Hi表示第i个盾构管片环所处施工区域的地层的厚度，Ni表示第i个盾构管片环所处施工区域的地层由上至下包含土层的总数，
Figure BDA0002777192830000037
表示第i个盾构管片环所处施工区域的地层中第ni个土层的厚度，ni和Ni均为正整数，且1≤ni≤Ni，
Figure BDA0002777192830000038
表示第i个盾构管片环所处施工区域的地层中第ni个土层的粘聚力，
Figure BDA0002777192830000039
表示第i个盾构管片环所处施工区域的地层中第ni个土层的内摩擦角，
Figure BDA0002777192830000041
表示第i个盾构管片环所处施工区域的地层中第ni个土层的压缩模量，
Figure BDA0002777192830000042
表示第i个盾构管片环所处施工区域的地层中第ni个土层的静止侧压力系数，
Figure BDA0002777192830000043
表示第i个盾构管片环所处施工区域的地层中第ni个土层的泊松比；
步骤A02、数据处理器获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表变形影响因素，并将第i个盾构管片环所处施工区域的地表变形影响因素记作第i组盾构施工影响因素数据集
Figure BDA0002777192830000044
其中，
Figure BDA0002777192830000045
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时盾构机的掘进速度，
Figure BDA0002777192830000046
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时盾构机的刀盘扭矩，
Figure BDA0002777192830000047
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时盾构机的土仓压力，
Figure BDA0002777192830000048
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时盾构机的总推力，
Figure BDA0002777192830000049
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时盾构机的注浆压力，
Figure BDA00027771928300000410
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时盾构机的注浆量，
Figure BDA00027771928300000411
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时盾尾间隙，
Figure BDA00027771928300000412
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工形成隧道的覆跨比。
上述的一种基于MIC的盾构施工地表变形影响因素的确定方法，其特征在于：步骤一中获取I个盾构管片环所处施工区域的地表变形量的方法均相同，其中，获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表变形量，具体过程如下：
步骤A1、在第i个盾构管片环所处施工区域的地表布设多个形变监测点；
步骤A2、按照预先设定的测量时刻，获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表上各个形变监测点各个测量时刻的变形量，并获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表上各个测量时刻的最大变形量；其中，第i个盾构管片环所处施工区域的地表第d个测量时刻的最大变形量记作第i个盾构管片环所处施工区域第d个测量时刻的地表变形量hi(d)；
步骤A3、直至第i个盾构管片环施工完成10天后，对形变监测点进行第D个测量时刻的测量，获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表第D个测量时刻的最大变形量，得到第i个盾构管片环所处施工区域第D个测量时刻的地表变形量，并将第i个盾构管片环所处施工区域第D个测量时刻的地表变形量作为第i个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值Yi；其中，d和D均为正整数，且1≤d≤D，D表示测量总数。
上述的一种基于MIC的盾构施工地表变形影响因素的确定方法，其特征在于：步骤二中对I个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值以及地表变形影响因素分别进行预处理，具体过程如下：
数据处理器对I个盾构管片环的地表变形影响因素进行预处理，具体过程如下：
步骤201、数据处理器将I组盾构施工影响因素数据集中粘聚力影响因素集合记作第1个影响因素集合
Figure BDA0002777192830000051
其中，
Figure BDA0002777192830000052
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第1个影响因素粘聚力的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中内摩擦角影响因素集合记作第2个影响因素集合
Figure BDA0002777192830000053
其中，
Figure BDA0002777192830000054
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第2个影响因素内摩擦角的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中压缩模量影响因素集合记作第3个影响因素集合
Figure BDA0002777192830000055
其中，
Figure BDA0002777192830000056
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第3个影响因素压缩模量的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中静止侧压力系数影响因素集合记作第4个影响因素集合
Figure BDA0002777192830000057
其中，
Figure BDA0002777192830000058
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第4个影响因素静止侧压力系数的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中泊松比影响因素集合记作第5个影响因素集合
Figure BDA0002777192830000059
其中，
Figure BDA00027771928300000510
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第5个影响因素泊松比的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中掘进速度影响因素集合记作第6个影响因素集合
Figure BDA00027771928300000511
其中，
Figure BDA00027771928300000512
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第6个影响因素掘进速度的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中刀盘扭矩影响因素集合记作第7个影响因素集合
Figure BDA0002777192830000061
其中，
Figure BDA0002777192830000062
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第7个影响因素刀盘扭矩的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中土仓压力影响因素集合记作第8个影响因素集合
Figure BDA0002777192830000063
其中，
Figure BDA0002777192830000064
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第8个影响因素土仓压力的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中总推力影响因素集合记作第9个影响因素集合
Figure BDA0002777192830000065
其中，
Figure BDA0002777192830000066
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第9个影响因素总推力的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中注浆压力影响因素集合记作第10个影响因素集合
Figure BDA0002777192830000067
其中，
Figure BDA0002777192830000068
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第10个影响因素注浆压力的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中注浆量影响因素集合记作第11个影响因素集合
Figure BDA0002777192830000069
其中，
Figure BDA00027771928300000610
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第11个影响因素注浆量的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中盾尾间隙影响因素集合记作第12个影响因素集合
Figure BDA00027771928300000611
其中，
Figure BDA00027771928300000612
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第12个影响因素盾尾间隙的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中隧道覆跨比影响因素集合记作第13个影响因素集合
Figure BDA00027771928300000613
其中，
Figure BDA00027771928300000614
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第13个影响因素隧道覆跨比的数据；
步骤202、数据处理器将第1个影响因素集合到第13个影响因素集合中第l个影响因素集合记作
Figure BDA00027771928300000615
其中，
Figure BDA00027771928300000616
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第l个影响因素的数据，l为正整数，且1≤l≤L，且L＝13；
步骤203、数据处理器对13个影响因素集合进行预处理的方法均相同，其中，对第l个影响因素集合进行预处理，具体过程如下：
步骤2031、当i＞1时，
Figure BDA0002777192830000071
时，则
Figure BDA0002777192830000072
为异常值，则将
Figure BDA0002777192830000073
替换为X′l i，且
Figure BDA0002777192830000074
否则，
Figure BDA0002777192830000075
替换为X′l i，且
Figure BDA0002777192830000076
其中，
Figure BDA0002777192830000077
表示第i-1个盾构管片环所处施工区域施工时的第l个影响因素的数据，
Figure BDA0002777192830000078
表示第i+1个盾构管片环所处施工区域施工时的第l个影响因素的数据，μl表示第l个影响因素集合的均值，σl表示第l个影响因素集合的标准差；
步骤2032、直至完成第l个影响因素集合中
Figure BDA0002777192830000079
的判断，得到预处理后的第l个影响因素集合{X′l 1,X′l 2,...,X′l i,...,X′l I}；
步骤204、数据处理器将I个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值记作记作变形量集合{Y1,Y2,...,Yi,...,YI}；其中，Yi表示第i个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值,第i-1个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值为Yi-1，第i+1个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值为Yi+1；
步骤205、当i＞1时，|Yi-μy|＞3σy时，则Yi为异常值，则将Yi替换为Y′i，且
Figure BDA00027771928300000710
否则，Yi替换为Y′i，且Yi＝Y′i；其中，μy表示变形量集合的均值，σy表示变形量集合的标准差；
步骤206、直至完成变形量集合中YI的判断，得到预处理后的变形量集合{Y′1,Y′2,...,Y′i,...,Y′I}。
上述的一种基于MIC的盾构施工地表变形影响因素的确定方法，其特征在于：步骤三中采用MIC法对预处理后的L个影响因素集合和预处理后的变形量集合处理，得到地表变形影响因素的权重，具体过程如下：
步骤301、以预处理后的第l个影响因素集合为X轴坐标，以预处理后的变形量集合为Y轴坐标，得到I个盾构管片环下第l个影响因素和变形量的散点图；其中，(X′l i,Y′i)为一个数据散点；
步骤302、数据处理器针对第l个影响因素和变形量的散点图进行网格划分，得到最大的归一化的互信息值，则最大的归一化的互信息值为第l个影响因素所对应的最大信息系数值MICl；
步骤303、多次重复步骤301和步骤302，得到13个影响因素所对应的最大信息系数值；
步骤304、数据处理器根据公式
Figure BDA0002777192830000081
得到第l个影响因素所对应的权重
Figure BDA0002777192830000082
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明方法步骤简单、设计合理，实现地表变形各个影响因素的权重获取，以确定盾构施工地表变形的重要影响因素。
2、本发明所采用的方法首先是在盾构施工过程中，获取I个盾构管片环所处施工区域的地表变形量以及地表变形影响因素，然后对I个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值以及地表变形影响因素分别进行预处理，得到预处理后的L个影响因素集合和预处理后的变形量集合，接着采用MIC法对预处理后的L个影响因素集合和预处理后的变形量集合处理，得到地表变形影响因素的权重，最后根据L个影响因素所对应的权重，则权重最大值所对应的影响因素为盾构施工地表变形的重要影响因素，设计合理，从而直观各个影响因素的权重。
3、本发明中采用最大信息系数MIC法计算各个影响因素所对应的权重之前对I个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值以及地表变形影响因素分别进行预处理，通过各个影响因素集合和变形量集合的判断剔除及替换，得到预处理后的第13个因素集合和预处理后的变形量集合，提高了最大信息系数法获取各个影响因素所对应的权重的准确性。
4、本发明中采用最大信息系数MIC法获取各个影响因素对应的权重中通过获取不同网格划分下的第l个影响因素所对应的最大的归一化的互信息值，进而得到第l个影响因素所对应的权重，有效地适应线性和非线性的各个影响因素和变形量的关联程度，且其计算复杂度低，鲁棒性好。
综上所述，本发明方法步骤简单，设计合理，实现地表变形各个影响因素的权重获取，以确定盾构施工地表变形的重要影响因素，从而能在地表变形预测的过程有效地考虑各个影响因素的重要程度，提高地表变形预测准确性，也能为盾构施工过程中地表变形控制提供决策支持，有利于保障盾构施工的安全性。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明基于MIC的盾构施工地表变形影响因素的确定方法的流程框图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图和本实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，应该指出,以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明，除非另有指明,本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
如图1所示，提供了一种基于MIC的盾构施工地表变形影响因素的确定方法，其具体包括以下步骤：
步骤一、在盾构施工过程中，获取I个盾构管片环所处施工区域的地表变形量以及地表变形影响因素；其中，地表变形影响因素包括盾构施工的地质参数、盾构施工形成隧道的覆跨比和盾构机的掘进参数；其中，I表示盾构管片环的总数，I为正整数，且I不小于50；
步骤二、对I个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值以及地表变形影响因素分别进行预处理，得到预处理后的L个影响因素集合和预处理后的变形量集合；其中，预处理后的第l个影响因素集合为{X′l 1,X′l 2,...,X′l i,...,X′l I}，X′l i表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第l个影响因素的预处理后数据，i表示盾构管片环的序号，i为正整数，1≤i≤I；l为正整数，且1≤l≤L，L表示地表变形影响因素的总数；
预处理后的变形量集合为{Y′1,Y′2,...,Y′i,...,Y′I}；其中，Y′i表示第i个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值的预处理后数据；
步骤三、采用MIC法对预处理后的L个影响因素集合和预处理后的变形量集合处理，得到地表变形影响因素的权重；
步骤四、确定盾构施工地表变形的重要影响因素：
根据步骤三中L个影响因素所对应的权重，则权重最大值所对应的影响因素为盾构施工地表变形的重要影响因素。
本实施例中，采用最大信息系数MIC法获取各个影响因素对应的权重中通过获取不同网格划分下的第l个影响因素所对应的最大的归一化的互信息值，进而得到第l个影响因素所对应的权重，有效地适应线性和非线性的各个影响因素和变形量的关联程度，且其计算复杂度低，鲁棒性好。
本实施例中，获取地表变形影响因素的权重从而能在地表变形预测的过程有效地考虑各个影响因素的重要程度，提高地表变形预测准确性；另外在获取地表变形各个影响因素的权重之后，则权重最大值所对应的影响因素为盾构施工地表变形的重要影响因素，根据重要影响因素也能为盾构施工过程中地表变形控制提供决策支持，有利于保障盾构施工的安全性。
本实施例中，步骤一中盾构施工的地质参数包括粘聚力、内摩擦角、压缩模量、静止侧压力系数和泊松比，盾构机的掘进参数包括盾构机的掘进速度、盾构机的刀盘扭矩、盾构机的土仓压力、盾构机的总推力、盾构机的注浆压力、盾构机的注浆量和盾尾间隙。
本实施例中，步骤一中获取I个盾构管片环所处施工区域的地表变形影响因素的方法均相同，其中，获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表变形影响因素，具体过程如下：
步骤101、根据地质剖面图和地质勘查报告，获取盾构施工的地质参数；
步骤102、根据盾构施工设计图纸，获取盾构施工形成隧道的覆跨比；
步骤103、根据盾构机上的PLC数据采集模块，获取盾构机的掘进参数。
本实施例中，步骤一中获取I个盾构管片环所处施工区域的地表变形影响因素的方法均相同，其中，获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表变形影响因素，具体过程如下：
步骤A01、数据处理器根据公式
Figure BDA0002777192830000111
得到第i个盾构管片环所处施工区域的地层的粘聚力
Figure BDA0002777192830000112
第i个盾构管片环所处施工区域的地层的内摩擦角
Figure BDA0002777192830000113
第i个盾构管片环所处施工区域的地层的压缩模量
Figure BDA0002777192830000114
第i个盾构管片环所处施工区域的地层的静止侧压力系数
Figure BDA0002777192830000115
第i个盾构管片环所处施工区域的地表的泊松比
Figure BDA0002777192830000116
其中，Hi表示第i个盾构管片环所处施工区域的地层的厚度，Ni表示第i个盾构管片环所处施工区域的地层由上至下包含土层的总数，
Figure BDA0002777192830000117
表示第i个盾构管片环所处施工区域的地层中第ni个土层的厚度，ni和Ni均为正整数，且1≤ni≤Ni，
Figure BDA0002777192830000118
表示第i个盾构管片环所处施工区域的地层中第ni个土层的粘聚力，
Figure BDA0002777192830000119
表示第i个盾构管片环所处施工区域的地层中第ni个土层的内摩擦角，
Figure BDA00027771928300001110
表示第i个盾构管片环所处施工区域的地层中第ni个土层的压缩模量，
Figure BDA00027771928300001111
表示第i个盾构管片环所处施工区域的地层中第ni个土层的静止侧压力系数，
Figure BDA00027771928300001112
表示第i个盾构管片环所处施工区域的地层中第ni个土层的泊松比；
步骤A02、数据处理器获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表变形影响因素，并将第i个盾构管片环所处施工区域的地表变形影响因素记作第i组盾构施工影响因素数据集
Figure BDA00027771928300001113
其中，
Figure BDA00027771928300001114
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时盾构机的掘进速度，
Figure BDA0002777192830000121
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时盾构机的刀盘扭矩，
Figure BDA0002777192830000122
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时盾构机的土仓压力，
Figure BDA0002777192830000123
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时盾构机的总推力，
Figure BDA0002777192830000124
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时盾构机的注浆压力，
Figure BDA0002777192830000125
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时盾构机的注浆量，
Figure BDA0002777192830000126
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时盾尾间隙，
Figure BDA0002777192830000127
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工形成隧道的覆跨比。
本实施例中，步骤一中获取I个盾构管片环所处施工区域的地表变形量的方法均相同，其中，获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表变形量，具体过程如下：
步骤A1、在第i个盾构管片环所处施工区域的地表布设多个形变监测点；
步骤A2、按照预先设定的测量时刻，获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表上各个形变监测点各个测量时刻的变形量，并获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表上各个测量时刻的最大变形量；其中，第i个盾构管片环所处施工区域的地表第d个测量时刻的最大变形量记作第i个盾构管片环所处施工区域第d个测量时刻的地表变形量hi(d)；
步骤A3、直至第i个盾构管片环施工完成10天后，对形变监测点进行第D个测量时刻的测量，获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表第D个测量时刻的最大变形量，得到第i个盾构管片环所处施工区域第D个测量时刻的地表变形量，并将第i个盾构管片环所处施工区域第D个测量时刻的地表变形量作为第i个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值Yi；其中，d和D均为正整数，且1≤d≤D，D表示测量总数。
本实施例中，步骤二中对I个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值以及地表变形影响因素分别进行预处理，具体过程如下：
数据处理器对I个盾构管片环的地表变形影响因素进行预处理，具体过程如下：
步骤201、数据处理器将I组盾构施工影响因素数据集中粘聚力影响因素集合记作第1个影响因素集合
Figure BDA0002777192830000131
其中，
Figure BDA0002777192830000132
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第1个影响因素粘聚力的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中内摩擦角影响因素集合记作第2个影响因素集合
Figure BDA0002777192830000133
其中，
Figure BDA0002777192830000134
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第2个影响因素内摩擦角的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中压缩模量影响因素集合记作第3个影响因素集合
Figure BDA0002777192830000135
其中，
Figure BDA0002777192830000136
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第3个影响因素压缩模量的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中静止侧压力系数影响因素集合记作第4个影响因素集合
Figure BDA0002777192830000137
其中，
Figure BDA0002777192830000138
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第4个影响因素静止侧压力系数的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中泊松比影响因素集合记作第5个影响因素集合
Figure BDA0002777192830000139
其中，
Figure BDA00027771928300001310
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第5个影响因素泊松比的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中掘进速度影响因素集合记作第6个影响因素集合
Figure BDA00027771928300001311
其中，
Figure BDA00027771928300001312
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第6个影响因素掘进速度的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中刀盘扭矩影响因素集合记作第7个影响因素集合
Figure BDA00027771928300001313
其中，
Figure BDA00027771928300001314
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第7个影响因素刀盘扭矩的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中土仓压力影响因素集合记作第8个影响因素集合
Figure BDA00027771928300001315
其中，
Figure BDA00027771928300001316
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第8个影响因素土仓压力的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中总推力影响因素集合记作第9个影响因素集合
Figure BDA00027771928300001317
其中，
Figure BDA00027771928300001318
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第9个影响因素总推力的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中注浆压力影响因素集合记作第10个影响因素集合
Figure BDA0002777192830000141
其中，
Figure BDA0002777192830000142
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第10个影响因素注浆压力的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中注浆量影响因素集合记作第11个影响因素集合
Figure BDA0002777192830000143
其中，
Figure BDA0002777192830000144
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第11个影响因素注浆量的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中盾尾间隙影响因素集合记作第12个影响因素集合
Figure BDA0002777192830000145
其中，
Figure BDA0002777192830000146
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第12个影响因素盾尾间隙的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中隧道覆跨比影响因素集合记作第13个影响因素集合
Figure BDA0002777192830000147
其中，
Figure BDA0002777192830000148
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第13个影响因素隧道覆跨比的数据；
步骤202、数据处理器将第1个影响因素集合到第13个影响因素集合中第l个影响因素集合记作
Figure BDA0002777192830000149
其中，
Figure BDA00027771928300001410
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第l个影响因素的数据，l为正整数，且1≤l≤L，且L＝13；
步骤203、数据处理器对13个影响因素集合进行预处理的方法均相同，其中，对第l个影响因素集合进行预处理，具体过程如下：
步骤2031、当i＞1时，
Figure BDA00027771928300001411
时，则
Figure BDA00027771928300001412
为异常值，则将
Figure BDA00027771928300001413
替换为X′l i，且
Figure BDA00027771928300001414
否则，
Figure BDA00027771928300001415
替换为X′l i，且
Figure BDA00027771928300001416
其中，
Figure BDA00027771928300001417
表示第i-1个盾构管片环所处施工区域施工时的第l个影响因素的数据，
Figure BDA00027771928300001418
表示第i+1个盾构管片环所处施工区域施工时的第l个影响因素的数据，μl表示第l个影响因素集合的均值，σl表示第l个影响因素集合的标准差；
步骤2032、直至完成第l个影响因素集合中
Figure BDA00027771928300001419
的判断，得到预处理后的第l个影响因素集合{X′l 1,X′l 2,...,X′l i,...,X′l I}；
步骤204、数据处理器将I个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值记作记作变形量集合{Y1,Y2,...,Yi,...,YI}；其中，Yi表示第i个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值,第i-1个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值为Yi-1，第i+1个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值为Yi+1；
步骤205、当i＞1时，|Yi-μy|＞3σy时，则Yi为异常值，则将Yi替换为Y′i，且
Figure BDA0002777192830000151
否则，Yi替换为Y′i，且Yi＝Y′i；其中，μy表示变形量集合的均值，σy表示变形量集合的标准差；
步骤206、直至完成变形量集合中YI的判断，得到预处理后的变形量集合{Y′1,Y′2,...,Y′i,...,Y′I}。
本实施例中，步骤三中采用MIC法对预处理后的L个影响因素集合和预处理后的变形量集合处理，得到地表变形影响因素的权重，具体过程如下：
步骤301、以预处理后的第l个影响因素集合为X轴坐标，以预处理后的变形量集合为Y轴坐标，得到I个盾构管片环下第l个影响因素和变形量的散点图；其中，(Xl′i,Y′i)为一个数据散点；
步骤302、数据处理器针对第l个影响因素和变形量的散点图进行网格划分，得到最大的归一化的互信息值，则最大的归一化的互信息值为第l个影响因素所对应的最大信息系数值MICl；
步骤303、多次重复步骤301和步骤302，得到13个影响因素所对应的最大信息系数值；
步骤304、数据处理器根据公式
Figure BDA0002777192830000152
得到第l个影响因素所对应的权重
Figure BDA0002777192830000153
本实施例中，需要说明的是，按照盾构施工掘进方向由后至前将待施工区域划分为多个盾构管片环施工区域。
本实施例中，需要说明的是，步骤A02中获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表上各个形变监测点第d个测量时刻的变形量，并将各个形变监测点第d个测量时刻的变形量按照从小到大排序，获得第i个盾构管片环所处施工区域的地表第d个测量时刻的最大变形量。
本实施例中，需要说明的是，相邻两个测量时刻的间隔为12小时～24小时。
本实施例中，进一步优选相邻两个测量时刻的间隔为12小时。
本实施例中，需要说明的是，第i个盾构管片环所处施工区域的地层的厚度Hi是指第i个盾构管片环外径所在区域的底层。此处，Hi等于盾构管片环的外径。
本实施例中，盾构施工过程中，按照预先设定的测量时刻对各个形变监测点的变形数据进行实时获取。
本实施例中，需要说明的是，覆跨比是指隧道的设计盾构掘进轴线的埋深和隧道的开挖直径之间的比值。
本实施例中，实际施工时，相邻两个盾构管片环之间的间距为1.2m。
本实施例中，需要说明的是，各个盾构管片环所处施工区域的地表均布设多个形变监测点。
进一步地，任一个盾构管片环所处施工区域的地表上的形变监测点的数量为11个，其中，11个形变监测点分别为第1个形变监测点，第2个形变监测点，第3个形变监测点，第4个形变监测点，第5个形变监测点，第6个形变监测点，第7个形变监测点，第8个形变监测点，第9个形变监测点，第10个形变监测点，第11个形变监测点。
本实施例中，进一步地，任一个盾构管片环所处施工区域的地表上11个所述形变监测点的连线与盾构掘进方向呈垂直布设，且11个所述形变监测点的连线投影和任一个盾构管片环宽度方向的中心重合；
本实施例中，进一步地，11个所述形变监测点位于同一断面上。
本实施例中，进一步地，第1个形变监测点和第11个形变监测点对称布设，第2个形变监测点和第10个形变监测点对称布设，第3个形变监测点和第9个形变监测点对称布设，第4个形变监测点和第8个形变监测点对称布设，第5个形变监测点和第7个形变监测点对称布设，第6个形变监测点的垂直投影位于盾构掘进轴线上；
本实施例中，进一步地，第1个形变监测点和第2个形变监测点之间的水平间距为6m，第2个形变监测点和第3个形变监测点之间的水平间距为6m，第3个形变监测点和第4个形变监测点之间的水平间距为3m，第4个形变监测点和第5个形变监测点之间的水平间距为3m，第5个形变监测点和第6个形变监测点之间的水平间距为4.5m。
本实施例中，步骤A02中按照预先设定的测量时刻，获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表上各个形变监测点各个测量时刻的变形量，具体过程如下：
步骤A、采用全站仪或者精密水准仪对第i个盾构管片环所处施工区域的地表上的各个形变监测点的初始高程进行测量，并获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表上各个形变监测点的初始高程；其中，第i个盾构管片环所处施工区域的地表上第c个形变监测点的初始高程记作
Figure BDA0002777192830000171
步骤B、第d个测量时刻采用全站仪或者精密水准仪对第i个盾构管片环所处施工区域的地表上各个形变监测点的高程进行测量，并获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表上各个形变监测点第d个测量时刻的高程；其中，d为正整数，相邻两个测量时刻的取值为12小时～24小时，第i个盾构管片环所处施工区域的地表上第c个形变监测点第d个测量时刻的高程记作
Figure BDA0002777192830000172
步骤C、根据第i个盾构管片环所处施工区域的地表上各个形变监测点的初始高程和第i个盾构管片环所处施工区域的地表上各个形变监测点第d个测量时刻的高程，得到第i个盾构管片环所处施工区域的地表上各个形变监测点的变形量；其中，第i个盾构管片环所处施工区域的地表上第c个形变监测点第d个测量时刻的变形量记作
Figure BDA0002777192830000173
且
Figure BDA0002777192830000174
c为正整数，1≤c≤11，d为正整数；
步骤D、将第i个盾构管片环所处施工区域的地表上第d个测量时刻11个形变监测点的变形量从小到大排序，得到第i个盾构管片环所处施工区域的地表上第d个测量时刻的最大变形量；
步骤E、在盾构施工过程中，按照步骤B至步骤D所述的方法，直至第i个盾构管片环施工完成10天后，得到第i个盾构管片环所处施工区域第D个测量时刻的地表变形量。
本实施例中，进一步说明，当
Figure BDA0002777192830000181
大于零时，说明隆起变形；当
Figure BDA0002777192830000182
小于零时，说明沉降变形；当
Figure BDA0002777192830000183
等于零时，说明未变形量。
本实施例中，全站仪可采用TCR 1201徕卡全站仪。
本实施例中，精密水准仪可采用天宝DINI03精密水准仪。
本实施例中，需要说明的是，实际使用时，根据待盾构掘进的地层，还可以采用有限元软件模拟建立盾构隧道有限元模型，并模拟盾构施工，从而获取影响盾构施工地表变形的因素包括盾构施工的地质参数、盾构施工形成隧道的覆跨比和盾构机的掘进参数。
本实施例中，需要说明的是，盾构施工过程中的地表变形主要是由于地层损失引起的。盾构穿越地层的地质参数能够反映盾构施工过程中土体受扰动后的固结和次固结情况。因此，地质参数是影响盾构施工地表变形的重要因素之一。由于随着隧道埋深的增加，盾构施工引起的地表变形逐渐较小，而盾构隧道的覆跨比能够确切的反映隧道覆土情况与盾构掘进特性，其对盾构地表变形的影响较大。盾构机的土仓压力控制着盾构施工掌子面的稳定性，盾构机的总推力、刀盘扭矩会影响掘进速度，掘进速度会影响周围土体受扰动的程度，因此，掘进参数之间的相互耦合作用会对盾构地表变形产生影响。盾构拼装管片环后的同步注浆施工，能够很好的减少地层损失、控制地表变形。因此，盾构同步注浆过程中的注浆压力和注浆量会对盾构施工地表变形产生较大的影响。盾尾间隙是指管片外边缘与盾尾内壁之间的空隙。盾构施工过程中产生的盾尾间隙，会致使土体向间隙内移动使得土体松动、塌落，进而引起地表变形，是影响盾构地表变形的关键因素之一。
本实施例中，步骤302中数据处理器对第l个影响因素和变形量的散点图进行网格划分，得到最大的归一化的互信息值，具体过程如下：
步骤Ⅰ、数据处理器第a次网格划分时，设定X轴方向划分的网格数量为xa，设定Y轴方向划分的网格数量为ya；其中，xa×ya＜I0.6，a为正整数；
步骤Ⅱ、数据处理器获取xa和ya不同网格划分下的最大的互信息值并记作ifmax(xa,ya)；
步骤Ⅲ、数据处理器根据公式
Figure BDA0002777192830000191
得到xa和ya网格划分下的归一化的互信息值if′max(xa,ya)；
步骤Ⅳ、数据处理器第a+1次网格划分时，设定X轴方向划分的网格数量为xa+1，设定Y轴方向划分的网格数量为ya+1；其中，xa+1×ya+1＜I0.6，且xa+1＝xa+1，ya+1＝ya+1，且第1次网格划分时x1＝1，y1＝1；
步骤Ⅴ、按照步骤Ⅱ和步骤Ⅲ所述的方法，得到xa+1和ya+1网格划分下的归一化的互信息值if′max(xa+1,ya+1)；
步骤Ⅵ、A次重复步骤Ⅱ和步骤Ⅲ，获取A个归一化的互信息值，将A个归一化的互信息值从小到大进行排序，得到最大的归一化的互信息值；其中，A表示网格划分的总次数，A为正整数，且1≤a≤A，且xA×yA＜I0.6，xA表示第A次网格划分时X轴方向划分的网格数量，yA表示第A次网格划分时Y轴方向划分的网格数量。
本实施例中，需要说明的是，第1个影响因素所对应的权重～第13个影响因素所对应的权重分别为
Figure BDA0002777192830000192
本实施例中，该实施例数据来源于昆明地铁五号线六标怡心桥站-广福路站盾构区间左线施工数据，完成该实施例所使用的计算机配置和软件环境为：Intel(R)Core(TM)i5-7200U CPU，16.0GB内存。系统是Windows10(64位)，程序语言版本为Python3.7.8，集成开发环境为Anaconda包中的spyder 4.1.4版本，在Keras库中以Tensorflow为后端实现。
本实施例中，步骤三中采用最大信息系数MIC法获取各个影响因素所对应的权重，如下表1所示。
表1影响因素所对应的权重
Figure BDA0002777192830000201
本实施例中，总推力所对应的权值0.14为权重最大值，则总推力为当前盾构施工地表变形影响最大的因素。
综上所述，本发明方法步骤简单，设计合理，实现地表变形各个影响因素的权重获取，以确定盾构施工地表变形的重要影响因素，从而为盾构施工过程中地表变形控制提供决策支持，有利于保障盾构施工的安全性。
本实施例中，以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于MIC的盾构施工地表变形影响因素的确定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、在盾构施工过程中，获取I个盾构管片环所处施工区域的地表变形量以及地表变形影响因素；其中，地表变形影响因素包括盾构施工的地质参数、盾构施工形成隧道的覆跨比和盾构机的掘进参数；其中，I表示盾构管片环的总数，I为正整数，且I不小于50；
步骤二、对I个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值以及地表变形影响因素分别进行预处理，得到预处理后的L个影响因素集合和预处理后的变形量集合；其中，预处理后的第l个影响因素集合为{Xl′1,Xl′2,...,Xl′i,...,Xl′I}，Xl′i表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第l个影响因素的预处理后数据，i表示盾构管片环的序号，i为正整数，1≤i≤I；l为正整数，且1≤l≤L，L表示地表变形影响因素的总数；
预处理后的变形量集合为{Y′1,Y′2,...,Y′i,...,Y′I}；其中，Y′i表示第i个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值的预处理后数据；
步骤三、采用MIC法对预处理后的L个影响因素集合和预处理后的变形量集合处理，得到地表变形影响因素的权重；
步骤四、确定盾构施工地表变形的重要影响因素：
根据步骤三中L个影响因素所对应的权重，则权重最大值所对应的影响因素为盾构施工地表变形的重要影响因素；
步骤三中采用MIC法对预处理后的L个影响因素集合和预处理后的变形量集合处理，得到地表变形影响因素的权重，具体过程如下：
步骤301、以预处理后的第l个影响因素集合为X轴坐标，以预处理后的变形量集合为Y轴坐标，得到I个盾构管片环下第l个影响因素和变形量的散点图；其中，(Xl′i,Y′i)为一个数据散点；
步骤302、数据处理器针对第l个影响因素和变形量的散点图进行网格划分，得到最大的归一化的互信息值，则最大的归一化的互信息值为第l个影响因素所对应的最大信息系数值MICl；
步骤303、多次重复步骤301和步骤302，得到13个影响因素所对应的最大信息系数值；
步骤304、数据处理器根据公式
Figure FDA0003782105750000021
得到第l个影响因素所对应的权重
Figure FDA0003782105750000022
2.按照权利要求1所述的一种基于MIC的盾构施工地表变形影响因素的确定方法，其特征在于：步骤一中盾构施工的地质参数包括粘聚力、内摩擦角、压缩模量、静止侧压力系数和泊松比，盾构机的掘进参数包括盾构机的掘进速度、盾构机的刀盘扭矩、盾构机的土仓压力、盾构机的总推力、盾构机的注浆压力、盾构机的注浆量和盾尾间隙。
3.按照权利要求1或2所述的一种基于MIC的盾构施工地表变形影响因素的确定方法，其特征在于：步骤一中获取I个盾构管片环所处施工区域的地表变形影响因素的方法均相同，其中，获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表变形影响因素，具体过程如下：
步骤101、根据地质剖面图和地质勘查报告，获取盾构施工的地质参数；
步骤102、根据盾构施工设计图纸，获取盾构施工形成隧道的覆跨比；
步骤103、根据盾构机上的PLC数据采集模块，获取盾构机的掘进参数。
4.按照权利要求1所述的一种基于MIC的盾构施工地表变形影响因素的确定方法，其特征在于：步骤一中获取I个盾构管片环所处施工区域的地表变形影响因素的方法均相同，其中，获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表变形影响因素，具体过程如下：
步骤A01、数据处理器根据公式
Figure FDA0003782105750000031
得到第i个盾构管片环所处施工区域的地层的粘聚力
Figure FDA0003782105750000032
第i个盾构管片环所处施工区域的地层的内摩擦角
Figure FDA0003782105750000033
第i个盾构管片环所处施工区域的地层的压缩模量
Figure FDA0003782105750000034
第i个盾构管片环所处施工区域的地层的静止侧压力系数
Figure FDA0003782105750000035
第i个盾构管片环所处施工区域的地表的泊松比
Figure FDA0003782105750000036
其中，Hi表示第i个盾构管片环所处施工区域的地层的厚度，Ni表示第i个盾构管片环所处施工区域的地层由上至下包含土层的总数，
Figure FDA0003782105750000037
表示第i个盾构管片环所处施工区域的地层中第ni个土层的厚度，ni和Ni均为正整数，且1≤ni≤Ni，
Figure FDA0003782105750000038
表示第i个盾构管片环所处施工区域的地层中第ni个土层的粘聚力，
Figure FDA0003782105750000039
表示第i个盾构管片环所处施工区域的地层中第ni个土层的内摩擦角，
Figure FDA00037821057500000310
表示第i个盾构管片环所处施工区域的地层中第ni个土层的压缩模量，
Figure FDA00037821057500000311
表示第i个盾构管片环所处施工区域的地层中第ni个土层的静止侧压力系数，
Figure FDA00037821057500000312
表示第i个盾构管片环所处施工区域的地层中第ni个土层的泊松比；
步骤A02、数据处理器获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表变形影响因素，并将第i个盾构管片环所处施工区域的地表变形影响因素记作第i组盾构施工影响因素数据集
Figure FDA00037821057500000313
其中，
Figure FDA00037821057500000314
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时盾构机的掘进速度，
Figure FDA00037821057500000315
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时盾构机的刀盘扭矩，
Figure FDA00037821057500000316
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时盾构机的土仓压力，
Figure FDA00037821057500000317
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时盾构机的总推力，
Figure FDA00037821057500000318
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时盾构机的注浆压力，
Figure FDA0003782105750000041
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时盾构机的注浆量，
Figure FDA0003782105750000042
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时盾尾间隙，
Figure FDA0003782105750000043
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工形成隧道的覆跨比。
5.按照权利要求1所述的一种基于MIC的盾构施工地表变形影响因素的确定方法，其特征在于：步骤一中获取I个盾构管片环所处施工区域的地表变形量的方法均相同，其中，获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表变形量，具体过程如下：
步骤A1、在第i个盾构管片环所处施工区域的地表布设多个形变监测点；
步骤A2、按照预先设定的测量时刻，获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表上各个形变监测点各个测量时刻的变形量，并获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表上各个测量时刻的最大变形量；其中，第i个盾构管片环所处施工区域的地表第d个测量时刻的最大变形量记作第i个盾构管片环所处施工区域第d个测量时刻的地表变形量hi(d)；
步骤A3、直至第i个盾构管片环施工完成10天后，对形变监测点进行第D个测量时刻的测量，获取第i个盾构管片环所处施工区域的地表第D个测量时刻的最大变形量，得到第i个盾构管片环所处施工区域第D个测量时刻的地表变形量，并将第i个盾构管片环所处施工区域第D个测量时刻的地表变形量作为第i个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值Yi；其中，d和D均为正整数，且1≤d≤D，D表示测量总数。
6.按照权利要求1所述的一种基于MIC的盾构施工地表变形影响因素的确定方法，其特征在于：步骤二中对I个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值以及地表变形影响因素分别进行预处理，具体过程如下：
数据处理器对I个盾构管片环的地表变形影响因素进行预处理，具体过程如下：
步骤201、数据处理器将I组盾构施工影响因素数据集中粘聚力影响因素集合记作第1个影响因素集合
Figure FDA0003782105750000051
其中，
Figure FDA0003782105750000052
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第1个影响因素粘聚力的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中内摩擦角影响因素集合记作第2个影响因素集合
Figure FDA0003782105750000053
其中，
Figure FDA0003782105750000054
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第2个影响因素内摩擦角的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中压缩模量影响因素集合记作第3个影响因素集合
Figure FDA0003782105750000055
其中，
Figure FDA0003782105750000056
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第3个影响因素压缩模量的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中静止侧压力系数影响因素集合记作第4个影响因素集合
Figure FDA0003782105750000057
其中，
Figure FDA0003782105750000058
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第4个影响因素静止侧压力系数的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中泊松比影响因素集合记作第5个影响因素集合
Figure FDA0003782105750000059
其中，
Figure FDA00037821057500000510
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第5个影响因素泊松比的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中掘进速度影响因素集合记作第6个影响因素集合
Figure FDA00037821057500000511
其中，
Figure FDA00037821057500000512
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第6个影响因素掘进速度的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中刀盘扭矩影响因素集合记作第7个影响因素集合
Figure FDA00037821057500000513
其中，
Figure FDA00037821057500000514
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第7个影响因素刀盘扭矩的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中土仓压力影响因素集合记作第8个影响因素集合
Figure FDA00037821057500000515
其中，
Figure FDA00037821057500000516
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第8个影响因素土仓压力的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中总推力影响因素集合记作第9个影响因素集合
Figure FDA00037821057500000517
其中，
Figure FDA00037821057500000518
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第9个影响因素总推力的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中注浆压力影响因素集合记作第10个影响因素集合
Figure FDA0003782105750000061
其中，
Figure FDA0003782105750000062
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第10个影响因素注浆压力的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中注浆量影响因素集合记作第11个影响因素集合
Figure FDA0003782105750000063
其中，
Figure FDA0003782105750000064
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第11个影响因素注浆量的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中盾尾间隙影响因素集合记作第12个影响因素集合
Figure FDA0003782105750000065
其中，
Figure FDA0003782105750000066
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第12个影响因素盾尾间隙的数据；
将I组盾构施工影响因素数据集中隧道覆跨比影响因素集合记作第13个影响因素集合
Figure FDA0003782105750000067
其中，
Figure FDA0003782105750000068
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第13个影响因素隧道覆跨比的数据；
步骤202、数据处理器将第1个影响因素集合到第13个影响因素集合中第l个影响因素集合记作
Figure FDA0003782105750000069
其中，
Figure FDA00037821057500000610
表示第i个盾构管片环所处施工区域施工时的第l个影响因素的数据，l为正整数，且1≤l≤L，且L＝13；
步骤203、数据处理器对13个影响因素集合进行预处理的方法均相同，其中，对第l个影响因素集合进行预处理，具体过程如下：
步骤2031、当i＞1时，
Figure FDA00037821057500000611
时，则
Figure FDA00037821057500000612
为异常值，则将
Figure FDA00037821057500000613
替换为Xl′i，且
Figure FDA00037821057500000614
否则，
Figure FDA00037821057500000615
替换为Xl′i，且
Figure FDA00037821057500000616
其中，
Figure FDA00037821057500000617
表示第i-1个盾构管片环所处施工区域施工时的第l个影响因素的数据，
Figure FDA00037821057500000618
表示第i+1个盾构管片环所处施工区域施工时的第l个影响因素的数据，μl表示第l个影响因素集合的均值，σl表示第l个影响因素集合的标准差；
步骤2032、直至完成第l个影响因素集合中
Figure FDA00037821057500000619
的判断，得到预处理后的第l个影响因素集合{Xl′1,Xl′2,...,Xl′i,...,Xl′I}；
步骤204、数据处理器将I个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值记作变形量集合{Y1,Y2,...,Yi,...,YI}；其中，Yi表示第i个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值,第i-1个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值为Yi-1，第i+1个盾构管片环所处施工区域的地表变形量终值为Yi+1；
步骤205、当i＞1时，|Yi-μy|＞3σy时，则Yi为异常值，则将Yi替换为Y′i，且
Figure FDA0003782105750000071
否则，Yi替换为Y′i，且Yi＝Y′i；其中，μy表示变形量集合的均值，σy表示变形量集合的标准差；
步骤206、直至完成变形量集合中YI的判断，得到预处理后的变形量集合{Y′1,Y′2,...,Y′i,...,Y′I}。
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