CN115758038A - 盾构施工的地层复合比计算方法、装置、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了盾构施工的地层复合比计算方法、装置、设备及介质，涉及盾构施工技术领域，包括获取第一勘察数据和历史勘察数据；基于预设的地层剖面图简化处理方法对历史勘察数据进行处理，得到历史简化断面图集合；基于历史简化断面图集合内地层的形状和分布状态将历史简化断面图集合进行聚类分析得到分类后的历史简化断面图集合；将分类后的历史简化断面图集合分别进行参数分析得到分类复合比计算公式，并基于所有分类复合比计算公式确定目标地层复合比通用公式；根据第一勘察数据和目标地层复合比通用公式计算得到目标地层复合比数据。本发明的有益效果为：提升对性质相差较大的不同地层交叉分布情况下的目标地层复合比计算的精确性。

Description

盾构施工的地层复合比计算方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及盾构施工技术领域，具体而言，涉及一种盾构施工的地层复合比计算方法、装置、设备及介质。

背景技术

盾构机在多种土层性质相差较大，如软硬相间的地层中工作时，盾构机正常施工参数的设定难度很大，需要充分了解开挖地层的组成成分，并尽可能及时的对当前开挖地层中目标地层的复合比进行计算。现阶段很少有类似的技术和研究能对盾构机开挖断面上的地层性质进行简单有效和准确的计算。现有的计算方法仅仅是开挖断面内软土地层厚度与总开挖断面高度的比值，或者仅考虑地层分界面为水平面的情况，未考虑倾斜的分界面，现有计算方法不适合性质相差较大的土层所组成的复杂复合地层。现需要一种通过聚类分析的方法对历史地层的断面图进行分类并进行公式拟合的盾构施工的地层复合比计算方法，简单、高效、准确地求得目标地层的复合比参数。

发明内容

本发明的目的在于提供一种盾构施工的地层复合比计算方法、装置、设备及介质，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

第一方面，本申请提供了一种盾构施工的地层复合比计算方法，包括：

获取第一勘察数据和历史勘察数据，所述第一勘察数据为当前工况按照第一取样方案采集得到的岩心采样数据，所述第一取样方案为沿开挖路线的两侧按照第一距离等间距进行岩心取样；

基于预设的地层剖面图简化处理方法对所述历史勘察数据进行处理，得到历史简化断面图集合；

基于所述历史简化断面图集合内地层的形状和分布状态将所述历史简化断面图集合进行聚类分析得到分类后的历史简化断面图集合；

将分类后的所述历史简化断面图集合分别进行参数分析得到分类复合比计算公式，并基于所有所述分类复合比计算公式确定目标地层复合比通用公式；

根据所述第一勘察数据和所述目标地层复合比通用公式计算得到目标地层复合比数据。

第二方面，本申请提供了一种盾构施工的地层复合比计算装置，包括：

获取模块，用于获取第一勘察数据和历史勘察数据，所述第一勘察数据为当前工况按照第一取样方案采集得到的岩心采样数据，所述第一取样方案为沿开挖路线的两侧按照第一距离等间距进行岩心取样；

处理模块，基于预设的地层剖面图简化处理方法对所述历史勘察数据进行处理，得到历史简化断面图集合；

分类模块，基于所述历史简化断面图集合内地层的形状和分布状态将所述历史简化断面图集合进行聚类分析得到分类后的历史简化断面图集合；

分析模块，用于将分类后的所述历史简化断面图集合分别进行参数分析得到分类复合比计算公式，并基于所有所述分类复合比计算公式确定目标地层复合比通用公式；

计算模块，用于根据所述第一勘察数据和所述目标地层复合比通用公式计算得到目标地层复合比数据。

第三方面，本申请还提供了一种盾构施工的地层复合比计算设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现所述盾构施工的地层复合比计算方法的步骤。

第四方面，本申请还提供了一种介质，所述介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于盾构施工的地层复合比计算方法的步骤。

本发明的有益效果为：

一、本发明通过对历史简化断面图集合进行聚类分析得到分类后的历史简化断面图集合，能够高效的完成对历史简化断面图集合中的图片进行分类，提升对历史简化断面图集合分类处理的效率和可靠性。

二、本发明通过在计算得到目标地层复合比数据后进行相邻目标地层复合比数据进行比值计算，通过与预设的阈值进行比较判断得到当前工况内各段地层复杂度变化情况，并将变化较大的位置多次调整取样间距直至相邻两个目标地层复合比数据小于阈值，实现对性质相差较大的不同地层交叉分布情况下的复合比的计算，提升目标地层复合比数据的精确性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例中所述的盾构施工的地层复合比计算方法流程示意图；

图2为本发明实施例中所述的盾构施工的地层复合比计算装置结构示意图；

图3为本发明实施例中所述的盾构施工的地层复合比计算设备结构示意图；

图4为本发明实施例中当前工况的土层分布图；

图5为本发明实施例中历史简化断面图；

图6为本发明实施例中四个标准图。

图中标记：1、获取模块；2、处理模块；21、第一处理单元；22、第二处理单元；23、第三处理单元；24、第四处理单元；3、分类模块；31、第五处理单元；32、第一提取单元；33、第一聚类单元；34、第六处理单元；4、分析模块；41、第七处理单元；42、第八处理单元；43、第九处理单元；5、计算模块；51、第十处理单元；52、第十一处理单元；53、第一计算单元；531、第二计算单元；532、第三计算单元；533、第一判断单元；534、第二判断单元；535、第十二处理单元；800、盾构施工的地层复合比计算设备；801、处理器；802、存储器；803、多媒体组件；804、I/O接口；805、通信组件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1：

本实施例提供了一种盾构施工的地层复合比计算方法。

参见图1，图中示出了本方法包括步骤S100、步骤S200、步骤S300、步骤S400和步骤S500。

步骤S100、获取第一勘察数据和历史勘察数据，第一勘察数据为当前工况按照第一取样方案采集得到的岩心采样数据，第一取样方案为沿开挖路线的两侧按照第一距离等间距进行岩心取样。

参见图4，图4为本实施例中当前工况的土层分布图，其中白色部分为砂土地层分布区域，灰色部分为黏土地层分布区域，虚线部分为隧道轮廓，箭头方向表示盾构机开挖方向和路径，与虚线长度方向垂直的竖直线段表示地质勘探井。可以理解的是，本步骤中通过对第一勘察数据和历史勘察数据进行存储和上传，便于后续的处理。

步骤S200、基于预设的地层剖面图简化处理方法对历史勘察数据进行处理，得到历史简化断面图集合，历史简化断面图中包括至少一张历史简化断面图。

参见图5，图5为历史简化断面图，其中白色部分为砂土地层分布区域，灰色部分为黏土地层分布区域，虚线部分为隧道轮廓，竖直线段表示地质勘探井，两个竖直线段之间的斜线段为勘探井的地层分层边界的连线。可以理解的是，本步骤中通过将历史勘察数据转化为历史简化断面图集合，提升了数据处理效率。需要说明的是，步骤S200包括步骤S210、步骤S220、步骤S230和步骤S240。

步骤S210、将历史勘察数据进行土样分析得到地层分割点。

可以理解的是，本步骤中将提取的土样为地质勘测井在开挖路径两侧取得，地层分割点为砂土层和黏土层之间的分界线简化得到的点。

步骤S220、将开挖轮廓两侧的相同地层的地层分割点通过直线连接得到地层分割线。

可以理解的是，由于开挖路线两侧距离较短，该地层分割线的简化处理方法能够满足工程误差要求。

步骤S230、基于地层的类别将开挖断面内相邻地层分割线内的区域进行分类并进行不同颜色填充得到地层分布区域图。

可以理解的是，这样的处理方式可以直观了解到地层分布情况，便于后续盾构施工的地层复合比计算。

步骤S240、根据地层分割线和地层分布区域图得到历史简化断面图集合。

可以理解的是，本步骤通过获得大量的历史简化断面图作为样本，使得后续的处理和计算结果准确度更高。

步骤S300、基于历史简化断面图集合内地层的形状和分布状态将历史简化断面图集合进行聚类分析得到分类后的历史简化断面图集合。

可以理解的是，本步骤中通过聚类算法对历史简化断面图集合进行分类，提升了分类效率，减少人力消耗。需要说明的是，步骤S300包括步骤S310、步骤S320、步骤S330和步骤S340。

步骤S310、将历史简化断面图集合进行归一化处理。

可以理解的是，本步骤中将历史简化断面图集合通过裁剪处理为统一尺寸图片集合，便于后续的处理。

步骤S320、将归一化处理后的历史简化断面图像集合进行连续卷积操作，提取得到地层轮廓形状特征图。

可以理解的是，本步骤为对历史简化断面图像集合进行特征提取，通过对特征提取便于后续的分类处理。

步骤S330、基于K均值聚类对地层轮廓形状特征图进行聚类处理，得到聚类点最多的四个簇。

可以理解的是，本步骤通过对历史简化断面图像集合进行聚类处理，根据地层轮廓形状特征图确定出四个类别聚类中心。

步骤S340、基于聚类点最多的四个簇对应的地层轮廓形状特征图将简化断面图集合分为四个类别。

可以理解的是，本步骤通过计算简化断面图集合中所有图像地层轮廓形状特征图与四个聚类中心特征的概率，根据概率情况的得到分类结果。

步骤S400、将分类后的历史简化断面图集合分别进行参数分析得到分类复合比计算公式，并基于所有分类复合比计算公式确定目标地层复合比通用公式。

可以理解的是，本步骤中通过预设出通用公式，然后从分类后各类别历史简化断面图中分别得到各类别断面情况的复合比公式，最后通过归纳和验证推导出最终的目标地层复合比通用公式。这样的方式得到的目标地层复合比通用公式准确率高、适用性强。需要说明的是，步骤S400包括步骤S410、步骤S420和步骤S430。

步骤S410、随机筛选出每个分类的历史简化断面图集合中的一张简化断面图作为标准图。

可以理解的是，本步骤中每个类别的历史简化断面图集合表示相同复杂地层情况，从中选择标准图进行后续处理可以减少工作量，提升效率。参见图6，图6示出了本实施例中的四个标准图，其中白色部分为砂土地层分布区域，灰色部分为黏土地层分布区域，虚线部分为隧道轮廓，本实施例中将黏土层作为目标地层。

步骤S420、将标准图进行数据提取得到开挖轮廓半径、目标地层扇形区域直线边对应的圆心角值和目标地层带状区域两侧直线边对应圆心角与圆周角的角度差值。

可以理解的是，本步骤是对标准图进行参数标注和提取。

步骤S430、基于几何图形面积公式对根据圆心角值和角度差值进行参数处理得到分类复合比计算公式。

参见图6，本实施例中对四个标准图结合几何图形的公式推导出各分类情况的公式，分别为：

其中，ξ为目标地层复合比，r为开挖轮廓半径，θ为目标地层的圆形角，i表示目标地层扇形区域的个数，m表示目标地层带状区域的个数。

在本实施例中，通过对分类后的四个标准图进行分析，可以发现无论是扇形分布还是带状分布的计算过程都是圆心角参数θ所对应的圆内面积与其对应的内接三角型之间的面积差值计算，因此更复杂的不同地层交互式分布的一般情况，假设可以分成(i-m)个扇形分布区域和m个带状分布区域，一共标注i个圆心角θ_i，那么它们总面积共由i组圆心角参数θ_i所对应的圆内面积与其对应的内接三角型之间的面积差值，基于上述的分析和假设建立通用公式，并将本步骤中的四种分类情况下得到的公式分别代入通用公式中进行验证，可以确定预设的通用公式可以满足对所有地层分布情况下的目标地层复合比数据的计算，通用公式如下：

其中，ξ为目标地层复合比，r为开挖轮廓半径，θ为目标地层的圆形角，i表示目标地层扇形区域的个数，m表示目标地层带状区域的个数。

步骤S500、根据第一勘察数据和目标地层复合比通用公式计算得到目标地层复合比数据。

可以理解的是，本步骤中通过目标地层复合比通用公式结合第一勘察数据，可以得到准确的目标地层复合比参数，为盾构机施工参数的设置提供科学的指导，有效保障隧道的安全的快速的施工。需要说明的是，步骤S500包括步骤S510、步骤S520和步骤S530。

步骤S510、将第一勘察数据进行土样分析并绘制出第一简化断面图集合，第一简化断面图集合内至少包括两个第一简化断面图。

可以理解的是，本步骤将当前工况得到的第一勘察数据进行图像简化处理，便于后续的计算。

步骤S520、将第一简化断面图集合进行数据提取得到目标地层对应的地层参数集合。

可以理解的是，本步骤中地层参数集合包括每个勘察横断面处对应第一简化断面图中的开挖轮廓半径，目标地层的圆心角，目标地层扇形区域的个数，目标地层带状区域的个数。

步骤S530、根据地层参数集合和目标地层复合比通用公式计算得到目标地层复合比数据。

可以理解的是，通过地层参数集合和目标地层复合比通用公式可以计算得到目标地层复合比数据。需要说明的是，步骤S530包括步骤S531、步骤S532、步骤S533步骤S534和步骤S535。

步骤S531、基于目标地层复合比通用公式对地层参数集合内每个第一简化断面图对应的地层参数进行计算得到目标地层复合比数据。

可以理解的是，目标地层复合比数据为依据盾构机开挖方向进行排列，可以直观了解盾构机开挖路径上的目标地层复合比变化情况。

步骤S532、将相邻目标地层复合比数据进行比值计算得到相邻复合比比值。

可以理解的是，将相邻目标地层复合比数据进行比值计算得到的相邻复合比比值为判断当前开挖路径上地层复杂度的变化趋势。

步骤S533、将所有相邻复合比比值分别与预设阈值进行比较，若相邻复合比比值小于或等于预设阈值，则将相邻复合比比值对应的目标地层复合比数据进行存储。

可以理解的是，在一示例性的实施例中，通过经验估算将阈值设置为30％，当相邻复合比比值小于或等于30％时，说明该段地层变化平缓，获得的目标地层复合比数据可以指导盾构机参数的设定。

步骤S534、若相邻复合比比值大于预设阈值，则对相邻复合比比值对应的开挖横截面之间的异常区段进行勘察得到第二勘察数据，第二勘察数据为异常区段按照第二取样方案采集得到的岩心采样数据，第二取样方案为沿开挖路线的两侧按照第二距离等间距进行岩心取样，第二距离小于第一距离。

可以理解的是，当相邻两个开挖横截面的复合比参数之间比值大于30％时，说明该段位剧烈变化地层，需要在这个区段增添勘探井。

步骤S535、将第二勘察数据进行分析处理后得到的相邻复合比比值与预设阈值进行比较并根据比较结果调整取样方案，直到所有相邻复合比比值小于预设阈值，整理得到目标地层复合比数据。

可以理解的是，重复上述的复合比数据计算步骤，当两个开挖横截面的复合比数据之间相差小于30％时，即可说明整个盾构机开挖路径的复合比数据变化情况稳定，得到的目标地层复合比数据能为盾构机施工参数的设置提供科学的指导。

实施例2：

如图2所示，本实施例提供了一种盾构施工的地层复合比计算装置，装置包括：

获取模块1，用于获取第一勘察数据和历史勘察数据，第一勘察数据为当前工况按照第一取样方案采集得到的岩心采样数据，第一取样方案为沿开挖路线的两侧按照第一距离等间距进行岩心取样；

处理模块2，基于预设的地层剖面图简化处理方法对历史勘察数据进行处理，得到历史简化断面图集合；

分类模块3，基于历史简化断面图集合内地层的形状和分布状态将历史简化断面图集合进行聚类分析得到分类后的历史简化断面图集合；

分析模块4，用于将分类后的历史简化断面图集合分别进行参数分析得到分类复合比计算公式，并基于所有分类复合比计算公式确定目标地层复合比通用公式；

计算模块5，用于根据第一勘察数据和目标地层复合比通用公式计算得到目标地层复合比数据。

在本公开的一种具体实施方式中，处理模块2包括：

第一处理单元21，用于将历史勘察数据进行土样分析得到地层分割点；

第二处理单元22，用于将开挖轮廓两侧的相同地层的地层分割点通过直线连接得到地层分割线；

第三处理单元23，用于基于地层的类别将开挖断面内相邻地层分割线内的区域进行分类并进行不同颜色填充得到地层分布区域图；

第四处理单元24，用于根据地层分割线和地层分布区域图得到历史简化断面图集合。

在本公开的一种具体实施方式中，分类模块3包括：

第五处理单元31，用于将历史简化断面图集合进行归一化处理；

第一提取单元32，用于将归一化处理后的历史简化断面图像集合进行连续卷积操作，提取得到地层轮廓形状特征图；

第一聚类单元33，用于基于K均值聚类对地层轮廓形状特征图进行聚类处理，得到聚类点最多的四个簇；

第六处理单元34，用于基于聚类点最多的四个簇对应的地层轮廓形状特征图将简化断面图集合分为四个类别。

在本公开的一种具体实施方式中，分析模块4包括：

第七处理单元41，用于随机筛选出每个分类的历史简化断面图集合中的一张简化断面图作为标准图；

第八处理单元42，用于将标准图进行数据提取得到开挖轮廓半径、目标地层扇形区域直线边对应的圆心角值和目标地层带状区域两侧直线边对应圆心角与圆周角的角度差值；

第九处理单元43，用于基于几何图形面积公式对根据圆心角值和角度差值进行参数处理得到分类复合比计算公式。

在本公开的一种具体实施方式中，计算模块5包括：

第十处理单元51，用于将第一勘察数据进行土样分析并绘制出第一简化断面图集合，第一简化断面图集合内至少包括两个第一简化断面图；

第十一处理单元52，用于将第一简化断面图集合进行数据提取得到目标地层对应的地层参数集合；

第一计算单元53，根据地层参数集合和目标地层复合比通用公式计算得到目标地层复合比数据。

在本公开的一种具体实施方式中，第一计算处理单元包括：

第二计算单元531，基于目标地层复合比通用公式对地层参数集合内每个第一简化断面图对应的地层参数进行计算得到目标地层复合比数据；

第三计算处理单元，用于将相邻目标地层复合比数据进行比值计算得到相邻复合比比值；

第一判断单元533，将所有相邻复合比比值分别与预设阈值进行比较，若相邻复合比比值小于或等于预设阈值，则将相邻复合比比值对应的目标地层复合比数据进行存储；

第二判断单元534，若相邻复合比比值大于预设阈值，则对相邻复合比比值对应的开挖横截面之间的异常区段进行勘察得到第二勘察数据，第二勘察数据为异常区段按照第二取样方案采集得到的岩心采样数据，第二取样方案为沿开挖路线的两侧按照第二距离等间距进行岩心取样，第二距离小于第一距离；

第十二处理单元535，用于将第二勘察数据进行分析处理后得到的相邻复合比比值与预设阈值进行比较并根据比较结果调整取样方案，直到所有相邻复合比比值小于预设阈值，整理得到目标地层复合比数据。

实施例3：

相应于上面的方法实施例，本实施例中还提供了一种盾构施工的地层复合比计算设备，下文描述的一种盾构施工的地层复合比计算设备与上文描述的一种盾构施工的地层复合比计算方法可相互对应参照。

图3是根据示例性实施例示出的一种盾构施工的地层复合比计算设备800的框图。如图3所示，该盾构施工的地层复合比计算设备800可以包括：处理器801，存储器802。该盾构施工的地层复合比计算设备800还可以包括多媒体组件803，I/O接口804，以及通信组件805中的一者或多者。

其中，处理器801用于控制该盾构施工的地层复合比计算设备800的整体操作，以完成上述的盾构施工的地层复合比计算方法中的全部或部分步骤。存储器802用于存储各种类型的数据以支持在该盾构施工的地层复合比计算设备800的操作，这些数据例如可以包括用于在该盾构施工的地层复合比计算设备800上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据，例如联系人数据、收发的消息、图片、音频、视频等等。该存储器802可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。多媒体组件803可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器802或通过通信组件805发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。I/O接口804为处理器801和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件805用于该盾构施工的地层复合比计算设备800与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信(Near FieldCommunication，简称NFC)，2G、3G或4G，或它们中的一种或几种的组合，因此相应的该通信组件805可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块。

在一示例性实施例中，盾构施工的地层复合比计算设备800可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital SignalProcessing Device，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的盾构施工的地层复合比计算方法。

在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机介质，该程序指令被处理器执行时实现上述的盾构施工的地层复合比计算方法的步骤。例如，该计算机介质可以为上述包括程序指令的存储器802，上述程序指令可由盾构施工的地层复合比计算设备800的处理器801执行以完成上述的盾构施工的地层复合比计算方法。

实施例4：

相应于上面的方法实施例，本实施例中还提供了一种介质，下文描述的一种介质与上文描述的一种盾构施工的地层复合比计算方法可相互对应参照。

一种介质，介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例的盾构施工的地层复合比计算方法的步骤。

该介质具体可以为U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种盾构施工的地层复合比计算方法，其特征在于，包括：

获取第一勘察数据和历史勘察数据，所述第一勘察数据为当前工况按照第一取样方案采集得到的岩心采样数据，所述第一取样方案为沿开挖路线的两侧按照第一距离等间距进行岩心取样；

基于预设的地层剖面图简化处理方法对所述历史勘察数据进行处理，得到历史简化断面图集合；

基于所述历史简化断面图集合内地层的形状和分布状态将所述历史简化断面图集合进行聚类分析得到分类后的历史简化断面图集合；

将分类后的所述历史简化断面图集合分别进行参数分析得到分类复合比计算公式，并基于所有所述分类复合比计算公式确定目标地层复合比通用公式；

根据所述第一勘察数据和所述目标地层复合比通用公式计算得到目标地层复合比数据。

2.根据权利要求1所述的盾构施工的地层复合比盾构施工的地层复合比计算方法，其特征在于，基于所述历史简化断面图集合内地层的形状和分布状态将所述历史简化断面图集合进行聚类分析得到分类后的历史简化断面图集合，包括：

将所述历史简化断面图集合进行归一化处理；

将归一化处理后的所述历史简化断面图像集合进行连续卷积操作，提取得到地层轮廓形状特征图；

基于K均值聚类对所述地层轮廓形状特征图进行聚类处理，得到聚类点最多的四个簇；

基于聚类点最多的四个所述簇对应的所述地层轮廓形状特征图将所述简化断面图集合分为四个类别。

3.根据权利要求1所述的盾构施工的地层复合比计算方法，所述其特征在于，根据所述第一勘察数据和所述目标地层复合比通用公式计算得到目标地层复合比数据，包括：

将所述第一勘察数据进行土样分析并绘制出第一简化断面图集合，所述第一简化断面图集合内至少包括两个第一简化断面图；

将所述第一简化断面图集合进行数据提取得到目标地层对应的地层参数集合；

根据所述地层参数集合和所述目标地层复合比通用公式计算得到目标地层复合比数据。

4.根据权利要求3所述的盾构施工的地层复合比计算方法，所述其特征在于，根据所述地层参数集合和所述目标地层复合比通用公式得到目标地层复合比数据，包括：

基于目标地层复合比通用公式对所述地层参数集合内每个所述第一简化断面图对应的地层参数进行计算得到目标地层复合比数据；

将相邻所述目标地层复合比数据进行比值计算得到相邻复合比比值；

将所有所述相邻复合比比值分别与预设阈值进行比较，若所述相邻复合比比值小于或等于预设阈值，则将所述相邻复合比比值对应的所述目标地层复合比数据进行存储；

若所述相邻复合比比值大于预设阈值，则对所述相邻复合比比值对应的开挖横截面之间的异常区段进行勘察得到第二勘察数据，所述第二勘察数据为所述异常区段按照第二取样方案采集得到的岩心采样数据，所述第二取样方案为沿开挖路线的两侧按照第二距离等间距进行岩心取样，所述第二距离小于所述第一距离；

将所述第二勘察数据进行分析处理后得到的所述相邻复合比比值与所述预设阈值进行比较并根据比较结果调整取样方案，直到所有所述相邻复合比比值小于所述预设阈值，整理得到目标地层复合比数据。

5.一种盾构施工的地层复合比计算装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取第一勘察数据和历史勘察数据，所述第一勘察数据为当前工况按照第一取样方案采集得到的岩心采样数据，所述第一取样方案为沿开挖路线的两侧按照第一距离等间距进行岩心取样；

处理模块，基于预设的地层剖面图简化处理方法对所述历史勘察数据进行处理，得到历史简化断面图集合；

分类模块，基于所述历史简化断面图集合内地层的形状和分布状态将所述历史简化断面图集合进行聚类分析得到分类后的历史简化断面图集合；

分析模块，用于将分类后的所述历史简化断面图集合分别进行参数分析得到分类复合比计算公式，并基于所有所述分类复合比计算公式确定目标地层复合比通用公式；

计算模块，用于根据所述第一勘察数据和所述目标地层复合比通用公式计算得到目标地层复合比数据。

6.根据权利要求5所述的盾构施工的地层复合比计算装置，其特征在于，所述分类模块包括：

第五处理单元，用于将所述历史简化断面图集合进行归一化处理；

第一提取单元，用于将归一化处理后的所述历史简化断面图像集合进行连续卷积操作，提取得到地层轮廓形状特征图；

第一聚类单元，用于基于K均值聚类对所述地层轮廓形状特征图进行聚类处理，得到聚类点最多的四个簇；

第六处理单元，用于基于聚类点最多的四个所述簇对应的所述地层轮廓形状特征图将所述简化断面图集合分为四个类别。

7.根据权利要求5所述的盾构施工的地层复合比计算装置，其特征在于，所述计算模块包括：

第十处理单元，用于将所述第一勘察数据进行土样分析并绘制出第一简化断面图集合，所述第一简化断面图集合内至少包括两个第一简化断面图；

第十一处理单元，用于将所述第一简化断面图集合进行数据提取得到目标地层对应的地层参数集合；

第一计算单元，根据所述地层参数集合和所述目标地层复合比通用公式计算得到目标地层复合比数据。

8.根据权利要求7所述的盾构施工的地层复合比计算装置，其特征在于，所述第一计算处理单元包括：

第二计算单元，基于目标地层复合比通用公式对所述地层参数集合内每个所述第一简化断面图对应的地层参数进行计算得到目标地层复合比数据；

第三计算处理单元，用于将相邻所述目标地层复合比数据进行比值计算得到相邻复合比比值；

第一判断单元，将所有所述相邻复合比比值分别与预设阈值进行比较，若所述相邻复合比比值小于或等于预设阈值，则将所述相邻复合比比值对应的所述目标地层复合比数据进行存储；

第二判断单元，若所述相邻复合比比值大于预设阈值，则对所述相邻复合比比值对应的开挖横截面之间的异常区段进行勘察得到第二勘察数据，所述第二勘察数据为所述异常区段按照第二取样方案采集得到的岩心采样数据，所述第二取样方案为沿开挖路线的两侧按照第二距离等间距进行岩心取样，所述第二距离小于所述第一距离；

第十二处理单元，用于将所述第二勘察数据进行分析处理后得到的所述相邻复合比比值与所述预设阈值进行比较并根据比较结果调整取样方案，直到所有所述相邻复合比比值小于所述预设阈值，整理得到目标地层复合比数据。

9.一种盾构施工的地层复合比计算设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述盾构施工的地层复合比计算方法的步骤。

10.一种介质，其特征在于：所述介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述盾构施工的地层复合比计算方法的步骤。

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