CN115387796A - 一种地层状态预警方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地层状态预警方法、装置、设备及存储介质。该方法包括：在盾构掘进轴线行进方向上，获取第一地层波速数据集；根据第一地层波速数据集确定相邻两个第一地层波速数据之间的第一波速差；根据各第一波速差与预设波速差值上限确定不良地层预警信息，并依据不良地层预警信息对不良地层预警区域进行预警；其中，预设波速差值上限根据盾构掘进区域内土层波动参数和土层硬度参数确定。本发明实施例的技术方案，解决了盾构施工中难以直观有效的，确定掘进方向中异常地层的问题，降低了异常地层识别的复杂度，实现了掘进过程中的不良地层自动识别及预警，提升了预警准确性。

Description

一种地层状态预警方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及地下工程技术领域，尤其涉及一种地层状态预警方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

盾构施工是目前常用的工程技术手段，在隧道建设中起到了重要作用。在盾构推进过程中，若地层差异较大，如软、硬岩层地质突变处会对盾构掘进产生较大的影响，既易导致盾构装置的损坏，且由于针对不同性质地层需采用不同类型的刀盘，需耗费较多时间。

因此，为保证盾构的安全推进，在盾构施工前以及施工过程中需对其周围地质情况进行勘探。然而现今采用的地质探测方式，仅能直接获取盾构前进区域的波速等值线图，在进行预警前仍需有相关经验的工作人员进行进一步解读处理，难以对盾构前进区域中存在危险的区域进行预警。

发明内容

本发明提供了一种地层状态预警方法、装置、设备及存储介质，通过构建盾构掘进区域内土层波动参数和土层硬度参数之间的对应关系，进而根据该对应关系确定盾构掘进区域内用以判断不良地层的波速差值上限，依据获取的地层波速对盾构掘进方向中的不良地层进行预警，降低了识别复杂度，提升了预警准确性。

第一方面，本发明实施例提供了一种地层状态预警方法，该方法包括：

在盾构掘进轴线行进方向上，获取第一地层波速数据集；

根据第一地层波速数据集确定相邻两个第一地层波速数据之间的第一波速差；

根据各第一波速差与预设波速差值上限确定不良地层预警信息，并依据不良地层预警信息对不良地层预警区域进行预警；

其中，预设波速差值上限根据盾构掘进区域内土层波动参数和土层硬度参数确定。

第二方面，本发明实施例还提供了一种地层状态预警装置，该地层状态预警装置包括：

数据集获取模块，用于在盾构掘进轴线行进方向上，获取第一地层波速数据集；

波速差确定模块，用于根据第一地层波速数据集确定相邻两个第一地层波速数据之间的第一波速差；

预警模块，用于根据各第一波速差与预设波速差值上限确定不良地层预警信息，并依据不良地层预警信息对不良地层预警区域进行预警；

其中，预设波速差值上限根据盾构掘进区域内土层波动参数和土层硬度参数确定。

第三方面，本发明实施例还提供了一种地层状态预警设备，该地层状态预警设备包括：

至少一个处理器；以及

与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，计算机程序被至少一个处理器执行，使得至少一个处理器能够实现本发明任一实施例的地层状态预警方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例的地层状态预警方法。

本发明实施例提供的一种地层状态预警方法、装置、设备及存储介质，通过在盾构掘进轴线行进方向上，获取第一地层波速数据集；根据第一地层波速数据集确定相邻两个第一地层波速数据之间的第一波速差；根据各第一波速差与预设波速差值上限确定不良地层预警信息，并依据不良地层预警信息对不良地层预警区域进行预警；其中，预设波速差值上限根据盾构掘进区域内土层波动参数和土层硬度参数确定。通过采用过上述技术方案，获取盾构掘进轴线行进方向上的地层波速数据，由于地层波速数据为等间距采集的，故可判断相邻两个地层波速数据对应位置地层间的波速差值，进而依据预先构建的盾构掘进区域内土层波动参数和土层硬度参数间的对应关系，明确存在不良地层情况下的波速差值上限，以确定盾构掘进轴线行进方向中可能存在不良地层的位置信息，并对其进行预警。解决了盾构施工中难以直观有效的，确定掘进方向中异常地层的问题，降低了异常地层识别的复杂度，实现了掘进过程中的不良地层自动识别及预警，提升了预警准确性。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一中的一种地层状态预警方法的流程图；

图2是本发明实施例二中的一种地层状态预警方法的流程图；

图3是本发明实施例二中的一种结果显示区域界面示例图；

图4是本发明实施例二中的一种地层状态预警方法的流程示意图；

图5是本发明实施例三中的一种地层状态预警装置的结构示意图；

图6是本发明实施例四中的一种地层状态预警设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种地层状态预警方法的流程图，本发明实施例可适用于对盾构施工过程中，盾构掘进行进方向上的不良地层进行确定和预警的情况，该方法可以由地层状态预警装置来执行，该地层状态预警装置可以由软件和/或硬件来实现，该地层状态预警装置可以配置在计算机设备上，该计算机设备可以是笔记本、台式计算机以及智能平板等。

如图1所示，本发明实施例一提供的一种地层状态预警方法，具体包括如下步骤：

S101、在盾构掘进轴线行进方向上，获取第一地层波速数据集。

在本实施例中，盾构具体可理解为将盾构机械在土地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。盾构掘进轴线具体可理解为在盾构掘进过程中，与盾构机将要推进方向一致的延长线。第一地层波速数据具体可理解为在设置的一个采样点上经由地震勘探，或其他地质勘探方法获取振动波的波速信息。

具体的，在需要通过盾构机进行盾构施工之前，或在盾构施工过程中，在盾构掘进轴线行进方向上等间距的设置预设数量的采样点，并在各采样点进行地层波速采样，将一个采样点采集到的地层波速信息确定为一个第一地层波速数据，并将其依据采样顺序构建的集合确定为第一地层波速数据集。可选的，第一地层波速数据可通过微动探测方式获取，也可通过其他勘探方式获取，本发明实施例对此不进行限制。

S102、根据第一地层波速数据集确定相邻两个第一地层波速数据之间的第一波速差。

具体的，由于第一地层波速数据集中各第一地层波速数据等间距采集的，故相邻两个第一地层波速数据可用以反映对应位置地层的波速信息，将相邻两个第一地层波速数据求差，确定为对应的第一波速差。

S103、根据各第一波速差与预设波速差值上限确定不良地层预警信息，并依据不良地层预警信息对不良地层预警区域进行预警。

其中，预设波速差值上限根据盾构掘进区域内土层波动参数和土层硬度参数确定。

在本实施例中，预设波速差值上限具体可理解为预先设置的，用以确定盾构掘进方向上相邻地层是否存在地质性质突变的波速差值。不良地层预警信息具体可理解为用以对盾构操作人员进行预警，以使操作人员明确盾构前方存在影响推进的地层的信息。不良地层预警区域具体可理解为地质性质发生突变的区域。盾构掘进区域具体可理解为盾构施工所圈定的区域。土层波动参数具体可理解为由于振动所产生的波在地层中传播所产生的弹性波波动参数，示例性的，土层波动参数可包括横波速度、压缩波速度以及土层厚度等，本发明实施例对此不进行限制。土层硬度参数具体可理解为用以表征地层硬度相关的物理力学参数，示例性的，土层硬度参数可包括密度、压实度、含水率及泊松比等，本发明实施例对此不进行限制。

具体的，根据盾构掘进区域内土层波动参数与土层硬度参数间的对应关系，确定该区域内地层波速与地层硬度间的相关关系，进而依据盾构机械正常行进情况下可接受的地层硬度差异的最大值，确定对应的速度差，并将该速度差确定为预设波速差值上限，将各第一波速差与预设波速差值上限进行比对，确定其中相邻采样点对应地层间硬度差异影响盾构机械正常行进的地层，进而生成不良地层预警信息，并依据不良地层预警信息向工作人员就不良地层预警区域所在位置、深度及延伸长度进行预警。

本实施例的技术方案，通过在盾构掘进轴线行进方向上，获取第一地层波速数据集；根据第一地层波速数据集确定相邻两个第一地层波速数据之间的第一波速差；根据各第一波速差与预设波速差值上限确定不良地层预警信息，并依据不良地层预警信息对不良地层预警区域进行预警；其中，预设波速差值上限根据盾构掘进区域内土层波动参数和土层硬度参数确定。通过采用过上述技术方案，获取盾构掘进轴线行进方向上的地层波速数据，由于地层波速数据为等间距采集的，故可判断相邻两个地层波速数据对应位置地层间的波速差值，进而依据预先构建的盾构掘进区域内土层波动参数和土层硬度参数间的对应关系，明确存在不良地层情况下的波速差值上限，以确定盾构掘进轴线行进方向中可能存在不良地层的位置信息，并对其进行预警。解决了盾构施工中难以直观有效的，确定掘进方向中异常地层的问题，降低了异常地层识别的复杂度，实现了掘进过程中的不良地层自动识别及预警，提升了预警准确性。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种地层状态预警方法的流程图，本发明实施例的技术方案在上述各可选技术方案的基础上进一步优化，通过确定第一波速差大于预设波速差值上限的第一地层波速数据对应的采集位置，以根据确定出的采集位置明确不良地层所在的区域，生成用于进行不良地层预警区域进行预警的不良地层预警信息。同时，不仅在盾构掘进轴线行进方向上进行不良地层预警区域的确定，还在垂直于该轴线的方向上进行横断面的补充探测，保证了对盾构掘进区域的探测完全，提升了盾构掘进过程中对不良地层自动识别及预警，提升了预警准确性。同时，在获取第一地层波速数据集之前，通过对盾构掘进区域内的多个勘察孔进行钻芯取样和微动探测，确定各勘察孔对应的土层硬度参数和土层波动参数，并通过统计归纳方式确定盾构掘进区域内土层硬度与波速间的映射关系，依据盾构机械的特性对盾构掘进过程中的预设波速差值上限进行确定，通过确定波速与土层硬度间的相关关系，使得不良地层的确定无需相关技术人员参与即可进行自动确定，提升了预警的效率。

如图2所示，本发明实施例二提供的一种地层状态预警方法，具体包括如下步骤：

S201、对盾构掘进区域内的至少一个勘察孔进行钻芯取样，确定各勘察孔对应的土层硬度参数。

在本实施例中，勘察孔具体可理解为设置于一片地质区域内，用于对该区域内的地质情况进行采样勘察的采样点。钻芯取样具体可理解为在勘察孔处进行打孔，提取该孔内一定深度内的土层样本的取样方法，通过钻芯取样可明确该勘察孔处土层的纵向分布信息，以及各土层在该勘察孔处的硬度信息。

具体的，在盾构掘进区域内根据地质勘探规则预先设置至少一个勘察孔，各勘察孔可均匀分布也可重点分布，在各勘察孔处进行钻芯取样，并依据各勘察孔处得到的钻心样本，确定对应勘察孔处的土层分布信息，以及各土层对应的密度、压实度和含水率等硬度信息，将获取的与硬度相关的参数信息综合作为对应勘察孔的土层硬度参数。

S202、对各勘察孔进行微动探测，确定各勘察孔对应的土层波动参数。

在本实施例中，微动探测具体可理解为一种利用微动中面波在不均匀的介质中传播时会发生频散现象的特性，对浅层地质信息进行探测的一种浅层地震探测方法。

具体的，在各勘察孔处依次进行微动探测，获取以该勘察孔为震源情况下对应的波速等值线图，进而确定该勘察孔对应地层的横波速度、压缩波速度及各地层对应的土层厚度等波动信息，将获取到的与波动相关的参数信息综合作为对应勘察孔的土层波动参数。

在本发明实施例中，通过在盾构掘进区域内的不同位置设置勘察孔，分别进行土层波动参数和土层硬度参数的采集，大致明确盾构掘进区域内的可能存在的地层类型，以及不同地层的地质信息情况，提升了对盾构掘进区域地质信息的掌握程度，提高了后续依据地质信息确定的预设波速差值上限的准确性。

S203、对各土层硬度参数和各土层波动参数进行统计归纳，确定盾构掘进区域内的硬度波速映射关系。

具体的，对各土层硬度参数和各土层波动参数进行统计归纳，确定盾构掘进区域内的不同土层中，面波在其中的传播速度与土层硬度参数间的对应关系，进而对各对应关系进行统计归纳，形成盾构掘进区域内土层硬度与土层中波速的函数关系，并将该函数关系作为盾构掘进区域内的硬度波速映射关系。

在本发明实施例中，通过构建硬度波速映射关系，实现了盾构掘进过程中直接依据获取的波速信息确定不良地层的目的，无需具有相关解释经验的人员对获取的波速信息进行进一步解读，提升了盾构掘进方向不良地层区域显示的直观性，进而提升了异常地层识别的准确性和简便性，以便实现掘进过程中不良地层的自动识别和预警。

S204、根据各土层硬度参数确定盾构掘进过程中的硬度差值上限。

具体的，依据盾构机械正常行进情况下可接受的地层硬度差异的最大值，并根据各土层硬度参数确定盾构掘进区域内各土层可能存在的硬度值，由其中确定最接近可接受的地层硬度差异的最大值的硬度差值，并将该硬度差值确定为硬度差值上限。

S205、根据硬度差值上限和硬度波速映射关系确定预设波速差值上限。

具体的，将硬度差值上限代入至硬度波速映射关系对应的函数中，确定硬度差值上限中两个硬度对应的波速值，进而确定与硬度差值上限对应的波速差值，并将该波速差值作为预设波速差值上限，使得可直接依据采集的地层波速值确定盾构掘进轴线行进方向上是否存在会影响盾构机械正常行进的地层。

S206、在盾构掘进轴线行进方向上，获取第一地层波速数据集。

S207、根据第一地层波速数据集确定相邻两个第一地层波速数据之间的第一波速差。

S208、将大于预设波速差值上限的第一波速差确定为目标第一波速差。

具体的，在第一波速差大于预设波速差值上限时，可认为第一波速差对应的两个波速采集点之间，地层的硬度发生了突变，将影响盾构机械在该方向行进时的正常作业，此时将该第一波速差确定为目标第一波速差。

S209、确定与目标第一波速差对应的第一波速采集位置和第二波速采集位置。

具体的，确定目标第一波速差对应的两个相邻的第一地层波速数据，且由于第一地层波速数据集中的各第一地层波速数据是等间距采集，且依据采集顺序存入第一地层波速数据集的，此时可将两个第一地层波速数据中在先采集的第一地层波速数据对应的采集位置，确定为第一波速采集位置，将在后采集的第一地层波速数据对应的采集位置，确定为第二波速采集位置。

S210、根据第一波速采集位置与第二波速采集位置生成不良地层预警信息。

具体的，依据第一波速采集位置与第二波速采集位置对应的采集的波速等值线图，确定地层的硬度发生了突变区域的深度和长度，进而依据深度和长度生成用以进行不良地层预警的不良地层预警信息。

S211、将不良地层预警信息对应的第一波速采集位置，与第二波速采集位置之间的区域确定为不良地层预警区域。

具体的，根据不良地层预警信息确定其中所包含的第一波速采集位置信息和第二波速采集位置信息，由于在进行等间距采样过程中，两个波速采集位置之间的波速差超出了预设波速差值上限，可认为地层硬度突变位于两采集位置之间，此时可直接将两个波速采集位置之间的区域确定为不良地层预警区域。

进一步地，由于在不同波速采集位置均可采集到对应的波速等值线图，故除在盾构掘进轴线行进方向上可确定不良地层的延伸长度，也可在深度方向上确定不良地层存在位置。

S212、分别依据不良地层预警区域对应的行进方向距离，和深度距离进行预警。

示例性的，在确定不良地层预警区域后，可依据不良地层预警区域确定其对应的在盾构掘进轴线行进方向上的延伸距离，以及其在深度方向上不良地层存在的深度范围，进而将其作为结果显示给对应工作人员。图3为本发明实施例二提供的一种结果显示区域界面示例图，如图3所示，其中危险区域探测距离即为不良地层预警区域在盾构掘进轴线行进方向上的距离范围，危险区域探测深度即为不良地层预警区域在深度方向上存在的深度范围。

进一步地，图4为本发明实施例二提供的一种地层状态预警方法的流程示意图，在进行地层状态预警时，除需对盾构掘进轴线行进方向上的地层状态进行识别，还需就盾构掘进轴线行进方向上的横断面方向进行探测，以保障对盾构掘进区域的完全探测，如图3所示，具体包括如下步骤：

S301、在与盾构掘进轴线行进方向垂直的方向上，获取至少一个第二地层波速数据集。

具体的，在需要通过盾构机进行盾构施工之前，或在盾构施工过程中，在盾构掘进轴线行进方向上选择一个或多个横断面检测位置，并在各横断面检测位置处进行垂直于盾构掘进轴线行进方向的地层波速数据采样，针对每个横断面，等间距的设置预设数量的采样点，并在各采样点进行地层波速采样，将一个采样点采集到的地层波速信息确定为一个第二地层波速数据，并将其依据采样顺序构建的集合确定为与该横断面对应的第二地层波速数据集。

S302、针对一个所述第二地层波速数据集，确定相邻两个第二地层波速数据之间的第二波速差。

具体的，由于第二地层波速数据集中各第二地层波速数据等间距采集的，故相邻两个第二地层波速数据可用以反映对应位置地层的波速信息，将相邻两个第二地层波速数据求差，确定为对应的第二波速差。

S303、根据各所述第二波速差与预设波速差值上限确定不良地层预警信息，并依据所述不良地层预警信息对不良地层预警区域进行预警。

需要明确的是，本步骤中的不良地层预警信息确定方法与步骤S103，以及步骤S208-S212中一致，本发明实施例对此不再进行叙述。

本实施例的技术方案，通过确定第一波速差大于预设波速差值上限的第一地层波速数据对应的采集位置，以根据确定出的采集位置明确不良地层所在的区域，生成用于进行不良地层预警区域进行预警的不良地层预警信息。同时，不仅在盾构掘进轴线行进方向上进行不良地层预警区域的确定，还在垂直于该轴线的方向上进行横断面的补充探测，保证了对盾构掘进区域的探测完全，提升了盾构掘进过程中对不良地层自动识别及预警，提升了预警准确性，在获取第一地层波速数据集之前，通过对盾构掘进区域内的多个勘察孔进行钻芯取样和微动探测，确定各勘察孔对应的土层硬度参数和土层波动参数，并通过统计归纳方式确定盾构掘进区域内土层硬度与波速间的映射关系，依据盾构机械的特性对盾构掘进过程中的预设波速差值上限进行确定，通过确定波速与土层硬度间的相关关系，使得不良地层的确定无需相关技术人员参与即可进行自动确定，提升了预警的效率。

实施例三

图5为本发明实施例三提供的一种地层状态预警装置的结构示意图，该地层状态预警装置包括：数据集获取模块41，波速差确定模块42和预警模块43。

其中，数据集获取模块41，用于在盾构掘进轴线行进方向上，获取第一地层波速数据集；波速差确定模块42，用于根据第一地层波速数据集确定相邻两个第一地层波速数据之间的第一波速差；预警模块43，用于根据各第一波速差与预设波速差值上限确定不良地层预警信息，并依据不良地层预警信息对不良地层预警区域进行预警；其中，预设波速差值上限根据盾构掘进区域内土层波动参数和土层硬度参数确定。

本实施例的技术方案，通过获取盾构掘进轴线行进方向上的地层波速数据，由于地层波速数据为等间距采集的，故可判断相邻两个地层波速数据对应位置地层间的波速差值，进而依据预先构建的盾构掘进区域内土层波动参数和土层硬度参数间的对应关系，明确存在不良地层情况下的波速差值上限，以确定盾构掘进轴线行进方向中可能存在不良地层的位置信息，并对其进行预警。解决了盾构施工中难以直观有效的，确定掘进方向中异常地层的问题，降低了异常地层识别的复杂度，实现了掘进过程中的不良地层自动识别及预警，提升了预警准确性。

进一步地，地层状态预警装置，还包括：

波速上限确定模块，用于对盾构掘进区域内的至少一个勘察孔进行钻芯取样，确定各勘察孔对应的土层硬度参数；对各勘察孔进行微动探测，确定各勘察孔对应的土层波动参数；对各土层硬度参数与各土层波动参数进行统计归纳，确定盾构掘进区域内的硬度波速映射关系；根据各土层硬度参数确定盾构掘进过程中的硬度差值上限；根据硬度差值上限和硬度波速映射关系确定预设波速差值上限。

进一步地，预警模块43，具体用于：

将大于预设波速差值上限的第一波速差确定为目标第一波速差；

确定与目标第一波速差对应的第一波速采集位置和第二波速采集位置；

根据第一波速采集位置与第二波速采集位置生成不良地层预警信息；

将不良地层预警信息对应的第一波速采集位置，与第二波速采集位置之间的区域确定为不良地层预警区域；

分别依据不良地层预警区域对应的行进方向距离，和深度距离进行预警。

可选的，数据集获取模块41，还用于在与盾构掘进轴线行进方向垂直的方向上，获取至少一个第二地层波速数据集；

可选的，波速差确定模块42，还用于针对一个第二地层波速数据集，确定相邻两个第二地层波速数据之间的第二波速差；

可选的，预警模块43，还用于根据各第二波速差与预设波速差值上限确定不良地层预警信息，并依据不良地层预警信息对不良地层预警区域进行预警。

本发明实施例提供的地层状态预警装置可执行本发明任意实施例所提供的地层状态预警方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例四

图6为本发明实施例四提供的一种地层状态预警设备的结构示意图。地层状态预警设备50可为电子设备，旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。

如图6所示，地层状态预警设备50包括至少一个处理器51，以及与至少一个处理器51通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)52、随机访问存储器(RAM)53等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器51可以根据存储在只读存储器(ROM)52中的计算机程序或者从存储单元58加载到随机访问存储器(RAM)53中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 53中，还可存储地层状态预警设备50操作所需的各种程序和数据。处理器51、ROM 52以及RAM 53通过总线54彼此相连。输入/输出(I/O)接口55也连接至总线54。

地层状态预警设备50中的多个部件连接至I/O接口55，包括：输入单元56，例如键盘、鼠标等；输出单元57，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元58，例如磁盘、光盘等；以及通信单元59，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元59允许地层状态预警设备50通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理器51可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器51的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器51执行上文所描述的各个方法和处理，例如地层状态预警方法。

在一些实施例中，地层状态预警方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元58。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 52和/或通信单元59而被载入和/或安装到地层状态预警设备50上。当计算机程序加载到RAM 53并由处理器51执行时，可以执行上文描述的地层状态预警方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器51可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行地层状态预警方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地层状态预警方法，其特征在于，包括：

在盾构掘进轴线行进方向上，获取第一地层波速数据集；

根据所述第一地层波速数据集确定相邻两个第一地层波速数据之间的第一波速差；

根据各所述第一波速差与预设波速差值上限确定不良地层预警信息，并依据所述不良地层预警信息对不良地层预警区域进行预警；

其中，所述预设波速差值上限根据盾构掘进区域内土层波动参数和土层硬度参数确定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各所述第一波速差与预设波速差值上限确定不良地层预警信息，包括：

将大于所述预设波速差值上限的第一波速差确定为目标第一波速差；

确定与所述目标第一波速差对应的第一波速采集位置和第二波速采集位置；

根据所述第一波速采集位置与所述第二波速采集位置生成不良地层预警信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述依据所述不良地层预警信息对不良地层预警区域进行预警，包括：

将所述不良地层预警信息对应的所述第一波速采集位置，与所述第二波速采集位置之间的区域确定为不良地层预警区域；

分别依据所述不良地层预警区域对应的行进方向距离，和深度距离进行预警。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取第一地层波速数据集之前，还包括：

对盾构掘进区域内的至少一个勘察孔进行钻芯取样，确定各所述勘察孔对应的土层硬度参数；

对各所述勘察孔进行微动探测，确定各所述勘察孔对应的土层波动参数；

对各所述土层硬度参数与各所述土层波动参数进行统计归纳，确定所述盾构掘进区域内的硬度波速映射关系；

根据各所述土层硬度参数确定盾构掘进过程中的硬度差值上限；

根据所述硬度差值上限和所述硬度波速映射关系确定预设波速差值上限。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在与盾构掘进轴线行进方向垂直的方向上，获取至少一个第二地层波速数据集；

针对一个所述第二地层波速数据集，确定相邻两个第二地层波速数据之间的第二波速差；

根据各所述第二波速差与预设波速差值上限确定不良地层预警信息，并依据所述不良地层预警信息对不良地层预警区域进行预警。

6.一种地层状态预警装置，其特征在于，包括：

数据集获取模块，用于在盾构掘进轴线行进方向上，获取第一地层波速数据集；

波速差确定模块，用于波速差确定模块，用于根据所述第一地层波速数据集确定相邻两个第一地层波速数据之间的第一波速差；

预警模块，用于根据各所述第一波速差与预设波速差值上限确定不良地层预警信息，并依据所述不良地层预警信息对不良地层预警区域进行预警；

其中，所述预设波速差值上限根据盾构掘进区域内土层波动参数和土层硬度参数确定。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述地层状态预警装置，还包括：

波速上限确定模块，用于对盾构掘进区域内的至少一个勘察孔进行钻芯取样，确定各所述勘察孔对应的土层硬度参数；对各所述勘察孔进行微动探测，确定各所述勘察孔对应的土层波动参数；对各所述土层硬度参数与各所述土层波动参数进行统计归纳，确定所述盾构掘进区域内的硬度波速映射关系；根据各所述土层硬度参数确定盾构掘进过程中的硬度差值上限；根据所述硬度差值上限和所述硬度波速映射关系确定预设波速差值上限。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述数据集获取模块，还用于在与盾构掘进轴线行进方向垂直的方向上，获取至少一个第二地层波速数据集；

所述波速差确定模块，还用于针对一个所述第二地层波速数据集，确定相邻两个第二地层波速数据之间的第二波速差；

所述预警模块，还用于根据各所述第二波速差与预设波速差值上限确定不良地层预警信息，并依据所述不良地层预警信息对不良地层预警区域进行预警。

9.一种地层状态预警设备，其特征在于，所述地层状态预警设备包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-5中任一项所述的地层状态预警方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-5中任一项所述的地层状态预警方法。

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