CN117306326A - 一种路基岩溶注浆施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种路基岩溶注浆施工方法，涉及基础设施建设技术领域，步骤为：SO1:通过地质勘察得到地质数据，并通过注浆施工共享平台，得到注浆施工方案建议；SO2:基于地质勘察与施工方案获取所给出的方案进行确定实施方案，并准备注浆材料；SO3:根据实施方案确定注浆孔的布置位置和间距；SO4:在每个孔洞内安装能源采集系统；SO5:注浆施工；SO6:智能化监测并实时调整参数；本方法采用地质数据分析模型和智能监测系统，使用多元线性回归和余弦相似性算法，基于历史案例和地质特征，生成注浆方案建议，能够更好地适应不同地质条件下的需求和变化，在效率、准确性方面带来显著的提升。

Description

一种路基岩溶注浆施工方法

技术领域

本发明涉及基础设施建设技术领域，具体为一种路基岩溶注浆施工方法。

背景技术

随着基础设施建设的不断发展，越来越多的道路需要穿越复杂的地质环境，包括岩溶地区，为了确保道路的可持续性和安全性，工程师们不断探索创新的方法来解决地质问题，路基岩溶注浆施工便是其中之一，它结合了地质学、材料科学和工程技术，以确保道路在岩溶地质条件下的稳定性和可靠性。

基岩溶注浆实际上是指道路基础的底部层中存在的岩溶地质问题的施工技术，岩溶是一种地质现象，指的是在含有溶蚀性地质构造和矿物的地区，地下水流通过岩石层，溶解并侵蚀岩石，导致地下洞穴、裂缝和坑洼的形成，会在路基的建设中引发一系列问题，包括路面不平、下沉、断裂等，降低道路的可靠性和使用寿命，而路基岩溶注浆施工的目的在于通过注入特定的岩溶注浆材料来填补地下洞穴、裂缝和空腔，从而加固和稳固路基，核心原理包括将固体颗粒与水泥、聚合物等添加剂混合，形成一种稠密的混合物，然后将其注入到岩溶地层中，填充空隙并与周围的地质层融合，岩溶地质可能导致路基的不稳定性，通过注浆可以增强路基的稳定性，减少路基沉降和下沉的风险。

然而传统的路基岩溶注浆施工方法缺乏对地质数据的深入分析以及施工信息充分共享，往往未能充分考虑地质特征的变化，无法充分利用历史案例和数据，就导致无法针对当前施工方案提供个性化的建议和调整，同时缺乏实时监测和数据分析的能力，导致不能及时捕捉异常情况，也无法做出及时调整，这就会造成注浆效果不佳，不能有效地加固路基岩溶，而异常情况的忽视极有可能造成施工过程的质量可能会不稳定，甚至出现失效的情况，因此亟需一种可以提供针对性建议以及实时预警的路基岩溶注浆施工方法来解决此类问题。。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种路基岩溶注浆施工方法，解决了解决了现有技术中存在的缺乏对地质数据的深入分析以及施工信息充分共享，缺乏实时监测和数据分析的能力的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

本发明的一种路基岩溶注浆施工方法，步骤为：

SO1:通过地质勘察得到地质数据，并通过注浆施工共享平台，得到注浆施工方案建议；

SO2:基于地质勘察与施工方案获取所给出的方案进行确定实施方案，并准备注浆材料；

SO3:根据实施方案确定注浆孔的布置位置和间距；

SO4:在每个孔洞内安装能源采集系统；

SO5:注浆施工；

SO6:智能化监测并实时调整参数。

进一步地，在上述步骤S01中，地质勘察与施工方案获取中的注浆施工共享平台建立包括：

步骤011：定义所需的数据类型；

步骤012：构建地质数据分析模型，根据历史案例和地质特征，生成注浆方案建议；

步骤013：采用交叉验证法评估数据分析模型在测试集上的性能，并根据评估结果进行模型的参数调整和优化；

步骤014：定期更新地质数据和历史案例数据。

进一步地，所述注浆施工共享平台设置用户认证与权限管理系统，实现用户注册、登录功能，区分不同用户角色，同时设定权限控制，限制不同角色的数据访问权限。

进一步地，构建地质数据分析模型，根据历史案例和地质特征，生成注浆方案建议，具体包括，所述注浆施工共享平台设置数据收集、智能监测系统与整合系统，实现用户上传地质数据和注浆案例的功能，清洗和预处理上传的数据。

进一步地，上述步骤S012中，构建地质数据分析模型：收集历史案例的地质数据，从预处理的地质数据中提取关键特征，将地质数据转化为数值特征向量；

使用余弦相似性算法，计算新数据与历史案例的相似性得分；

得出多元线性回归模型，采用多元线性回归模型来预测注浆效果；

基于多元线性回归模型的预测结果和相似性得分，提供定制化的注浆方案建议。

进一步地，上述步骤S014中，对历史数据进行更新的流程为：

设有一组地质数据，每个数据包含多项地质属性，则具体建议计算步骤为：

步骤1).将每个地质数据转换为单一向量，其中每个维度代表一个地质属性的值；

步骤2).当用户上传新的地质数据时，将其转换为向量，并提取相应的地质属性值；

步骤3).使用具体地质数据相似性计算公式，将用户上传的地质数据向量与数据库中其他地质数据向量进行比较，根据相似性计算公式，计算用户上传数据与数据库中每个数据的相似性得分；

步骤4).选择数据库中相似性得分高于某个阈值的案例，作为相似案例建议；

进一步地，上述步骤3)中，具体地质数据于相似性计算公式，用于计算不同具体特征地质数据之间的相似性得分，然后根据得分选择相似案例建议。

进一步地，上述步骤S06中，智能监测系统检测步骤包括：

①在监测区域布置传感器，收集相关数据；

②将传感器采集的数据传输到中央服务器，存储在数据库中，根据数据类型，提取特征；

③采用异常检测算法，识别不正常的地质状态，包括孔洞扩张导致地表位移异常；

④根据阈值触发预警信号，基于历史数据，构建地质变化趋势预测模型。

本发明的有益效果：本方法采用地质数据分析模型和智能监测系统，使用多元线性回归和余弦相似性算法，基于历史案例和地质特征，生成注浆方案建议，同时建立了注浆施工共享平台，集成地质数据、案例、用户信息，使地质数据和施工案例能够更好地被管理、分享和分析，提高信息的共享和可利用性，通过地质数据相似性计算和模型预测，为不同地质情况提供定制化的注浆方案建议，并将能源采集系统集成到孔洞内，将地下热能转换为电能，为施工提供能源支持，提高施工的能源效率，此外采用异常监测和预警机制，能够在地质状态出现异常时及时发出警报，使得施工过程更加精细化、个性化，能够更好地适应不同地质条件下的需求和变化，在效率、准确性方面带来显著的提升。

附图说明

为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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是本发明实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面结合图1对本发明进行详细说明。

结合附图1所述的一种路基岩溶注浆施工方法，：

SO1:通过地质勘察得到地质数据，并通过注浆施工共享平台，得到注浆施工方案建议；

通过进行详细的地质勘察，获取石灰岩分布、溶洞分布的地质数据，利用注浆施工共享平台，输入地质数据，获取针对具体地质情况的注浆施工方案建议。

SO2:基于地质勘察与施工方案获取所给出的方案进行确定实施方案，并准备注浆材料；

注浆材料准备，基于地质勘察与注浆施工共享平台建议的施工方案相结合的方式的确定实施方案，准备注浆材料，包括水泥、水和聚合物增稠剂，水泥与水的配比为1:1，聚合物增稠剂占总重量的5％-15％。

SO3:根据实施方案确定注浆孔的布置位置和间距；

具体为布孔与打孔，根据实施方案，确定注浆孔的布置位置和间距，间距保持在2米-5米布置一个注浆孔的范围，使用声波共振钻探技术进行孔洞的打孔，保持孔洞直径在8厘米-18厘米范围内。

SO4:在每个孔洞内安装能源采集系统；

能源采集系统包括热能转换器和电能存储单元，能源采集系统将地下热能转换为电能，为施工提供能源支持，电能存储单元储存通过能源采集装置采集的电能，确保能源高效利用。

并将能源采集系统集成到孔洞内，将地下热能转换为电能，为施工提供能源支持，提高施工的能源效率

SO5:注浆施工；

注浆施工，通过注浆泵将预先配制好的浆液注入到注浆孔中，设定注浆压力为3MPa-5MPa，流量为10升/分钟-15升/分钟。

SO6:智能化监测并实时调整参数。

智能化监测与调整，利用注浆施工共享平台提供的智能监测系统，实时监测注浆压力和流量数据，根据监测数据进行参数调整。

在上述步骤S01中，地质勘察与施工方案获取中的注浆施工共享平台建立包括：

步骤011：定义所需的数据类型，包括地质数据、注浆案例，建立地质数据表、注浆方案表、用户表；

步骤012：构建地质数据分析模型，根据历史案例和地质特征，生成注浆方案建议；

步骤013：采用交叉验证法评估数据分析模型在测试集上的性能，并根据评估结果进行模型的参数调整和优化；

步骤014：定期更新地质数据和历史案例数据，包括用户对生成方案的反馈，收集实际施工效果，使用用户反馈数据，优化数据分析模型。

所述注浆施工共享平台设置用户认证与权限管理系统，实现用户注册、登录功能，区分不同用户角色，同时设定权限控制，限制不同角色的数据访问权限。

所述注浆施工共享平台设置数据收集、智能监测系统与整合系统，实现用户上传地质数据和注浆案例的功能，清洗和预处理上传的数据。

上述步骤S012中，构建地质数据分析模型具体，得到与施工地地质特征类似的以往地质的施工方案，并得到建议方案和预测注浆效果，包括：

收集历史案例的地质数据，从预处理的地质数据中提取关键特征，包括地层特征和孔洞密度，将地质数据转化为数值特征向量；通过地址数据中的地质特征向量，得到注浆施工共享平台内以往类似地质特征的施工方案：

基于余弦相似性，计算不同地质数据与注浆施工共享平台内以往地质特征的之间的相似性得分，并根据相似性得分，提取出以往类似地质特征的施工方案作为建议方案：

具体计算公式为：设有两个地质数据向量A和B，余弦相似性计算公式为：

其中，*表示向量的点积，‖A‖表示向量的范数；

以及采用多元线性回归模型来预测注浆效果。

具体公式为：

设地质特征向量为X，注浆效果为y，注浆预测效果模型表达式为：

Y＝β₀+β₁X₁+β₂X₂+...+β_nX_n

其中，X_n为地质特征向量的第n个特征，β_n为第n个特征在模型中的权重系数。

需要注意的是，在对新的地质数据预测注浆效果时，应使用训练好的多元线性回归模型，预测注浆效果；

使用余弦相似性算法，计算新数据与历史案例的相似性得分，基于模型的预测结果和相似性得分，提供定制化的注浆方案建议。

通过历史案例的地质数据的收集以及关键特征的提取，采用多元线性回归模型和余弦相似性算法来预测注浆效果和计算地质数据的相似性得分，来构建地质数据分析模型。

并且由于建议方案时根据以往的历史数据的施工方案给出的，因此需要套将地址的具体是施工方案和施工效果在施工完成后反馈到注浆施工共享平台内，已更新历史数据，以达到对注浆施工共享平台的不断优化，并提高地质数据分析模型的准确性和可参考性。

上述步骤S014中，对注浆施工共享平台内输入地址数据和施工方案、施工效果等，以达到更新注浆施工共享平台的目的，施工地的地质由多个更加细化的地质信息组成，并根据细化的地质信息输入对应的定制施工方案，假设有一组地质数据，每个数据包含多项地质属性，包括地层特征、溶洞信息，则具体建议计算步骤为：

a.将每个地质数据转换为单一向量，其中每个维度代表一个地质属性的值；

b.当用户上传新的地质数据时，将其转换为向量，并提取相应的地质属性值；

c.使用地质数据相似性计算公式，将用户上传的地质数据向量与数据库中其他地质数据向量进行比较，根据相似性计算公式，计算用户上传数据与数据库中每个数据的相似性得分；

d.选择数据库中相似性得分高于某个阈值的案例，作为相似案例建议的补充。

地质数据反馈的相似性计算公式用于计算不同地质数据之间的相似性得分，然后根据得分选择相似案例建议；

反馈信息中地质数据相似性计算公式为：

设地层特征、溶洞信息的地质数据向量为α和β，其中每个向量包含多个地质属性的值，公式：

其中n表示地质属性的数量，K_i ^α表示向量α的第i个属性值，K_i ^β表示向量β的第i个属性值，通过计算两个地质数据向量的属性之间的差异，来度量它们之间的相似性，相似性值越高，表示两个地质数据越相似。

施工完成后，将详细的地质信息以及施工方案，施工效果输入到系统中，将地质数据转换为向量，提取地质属性值，使用地质数据相似性计算公式来计算不同地质数据之间的相似性得分，对类似地址信息进行组合归类，同时对施工方案进行补充，以边下次根据地址信息推荐施工方案时，使施工方案更加的准确。

上述步骤S06中，智能监测系统检测步骤包括：

①在监测区域布置传感器，收集相关数据，传感器包括位移传感器、应变计；

②将传感器采集的数据传输到中央服务器，存储在数据库中，根据数据类型，提取特征；

③采用异常检测算法，识别不正常的地质状态，包括孔洞扩张导致地表位移异常；

④根据阈值触发预警信号，基于历史数据，构建地质变化趋势预测模型；

孔洞扩张预测计算：

其中M_d是实时测量的孔洞面积，M_c是初始时的孔洞面积；

预警触发机制：

其中，E表示为预警状态，分为N_m正常，A_t注意和E_g紧急，S_p表示异常指标，Δ₁为低阈值，Δ_h为高阈值，根据实际场景进行确定。

通过设置智能监测系统检测，部署传感器，收集相关数据，传输到中央服务器，提取特征，使用异常检测算法识别异常地质状态，根据阈值触发预警信号，构建地质变化趋势预测模型，预测孔洞扩张地质变化，提供紧急预警。

此外采用异常检测和预警机制，能够在地质状态出现异常时及时发出警报，使得施工过程更加精细化、个性化，能够更好地适应不同地质条件下的需求和变化，在效率、准确性方面带来显著的提升。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无须也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种路基岩溶注浆施工方法，其特征在于：

SO1:通过地质勘察得到地质数据，并通过注浆施工共享平台，得到注浆施工方案建议；

SO2:基于地质勘察与施工方案获取所给出的方案进行确定实施方案，并准备注浆材料；

SO3:根据实施方案确定注浆孔的布置位置和间距；

SO4:在每个孔洞内安装能源采集系统；

SO5:注浆施工；

SO6:智能化监测并实时调整参数。

2.根据权利要求1所述的一种路基岩溶注浆施工方法，其特征在于：

在上述步骤S01中，地质勘察与施工方案获取中的注浆施工共享平台建立包括：

步骤011：定义所需的数据类型；

步骤012：构建地质数据分析模型，根据历史案例和地质特征，生成注浆方案建议；

步骤013：采用交叉验证法评估数据分析模型在测试集上的性能，并根据评估结果进行模型的参数调整和优化；

步骤014：定期更新地质数据和历史案例数据。

3.根据权利要求2所述的一种路基岩溶注浆施工方法，其特征在于：所述注浆施工共享平台设置用户认证与权限管理系统，实现用户注册、登录功能，区分不同用户角色，同时设定权限控制，限制不同角色的数据访问权限。

4.根据权利要求2所述的一种路基岩溶注浆施工方法，其特征在于：构建地质数据分析模型，根据历史案例和地质特征，生成注浆方案建议，具体包括，所述注浆施工共享平台设置数据收集、智能监测系统与整合系统，实现用户上传地质数据和注浆案例的功能，清洗和预处理上传的数据。

5.根据权利要求2所述的一种路基岩溶注浆施工方法，其特征在于：上述步骤S012中，构建地质数据分析模型：收集历史案例的地质数据，从预处理的地质数据中提取关键特征，将地质数据转化为数值特征向量；

使用余弦相似性算法，计算新数据与历史案例的相似性得分；

得出多元线性回归模型，采用多元线性回归模型来预测注浆效果；

基于多元线性回归模型的预测结果和相似性得分，提供定制化的注浆方案建议。

6.根据权利要求2所述的一种路基岩溶注浆施工方法，其特征在于：上述步骤S014中，对历史数据进行更新的流程为：

设有一组地质数据，每个数据包含多项地质属性，则具体建议计算步骤为：

步骤1).将每个地质数据转换为单一向量，其中每个维度代表一个地质属性的值；

步骤2).当用户上传新的地质数据时，将其转换为向量，并提取相应的地质属性值；

步骤3).使用具体地质数据相似性计算公式，将用户上传的地质数据向量与数据库中其他地质数据向量进行比较，根据相似性计算公式，计算用户上传数据与数据库中每个数据的相似性得分；

步骤4).选择数据库中相似性得分高于某个阈值的案例，作为相似案例建议。

7.根据权利要求6所述的一种路基岩溶注浆施工方法，其特征在于：上述步骤3)中，具体地质数据于相似性计算公式，用于计算不同具体特征地质数据之间的相似性得分，然后根据得分选择相似案例建议。

8.根据权利要求1所述的一种路基岩溶注浆施工方法，其特征在于：上述步骤S06中，智能监测系统检测步骤包括：

①在监测区域布置传感器，收集相关数据；

②将传感器采集的数据传输到中央服务器，存储在数据库中，根据数据类型，提取特征；

③采用异常检测算法，识别不正常的地质状态，包括孔洞扩张导致地表位移异常；

④根据阈值触发预警信号，基于历史数据，构建地质变化趋势预测模型。