一种盾构掘进总推力确定方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种盾构掘进总推力确定方法及系统。方法包括：确定影响盾构掘进总推力的参数；根据所述参数确定盾构掘进过程中的无量纲量和无量纲化总推力；根据所述无量纲量采用LASSO算法，得到所述无量纲量的系数识别结果；将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型；根据所述掘进总推力计算模型确定盾构掘进总推力。采用本发明专利技术的方法或系统能够实现盾构掘进过程中的总推力快速准确的计算。

A Method and System for Determining the Total Thrust of Shield Tunneling

The invention discloses a method and system for determining the total thrust of shield tunneling. The methods include: determining the parameters affecting the total thrust of shield tunneling; determining the non-dimensional and non-dimensional total thrust in the process of shield tunneling according to the parameters; using LASSO algorithm according to the non-dimensional, obtaining the recognition results of the non-dimensional coefficients; multiplying the recognition results of the non-dimensional coefficients with the corresponding non-dimensional, obtaining the calculation of the total thrust of shield tunneling. The total thrust of shield tunneling is determined according to the calculation model of the total thrust of shield tunneling. The method or system of the invention can realize fast and accurate calculation of total thrust in shield tunneling process.

【技术实现步骤摘要】
一种盾构掘进总推力确定方法及系统
本专利技术涉及盾构掘进领域，特别是涉及一种盾构掘进总推力确定方法及系统。
技术介绍
盾构是一种隧道掘进的专用工程机械，主要用于软土地层的隧道挖掘。其掘进总推力是一种重要的性能参数，以保证装备正常前进，是贯穿装备运行始终的核心参量。目前针对盾构掘进总推力的计算方法，主要分为基于软土地层的力学分析的理论建模与基于工程数据分析进行预测。其中，在基于工程数据分析进行预测的这类方法中，通过量纲分析进行计算的方法普适性高。然而，已有基于量纲分析的方法考虑的参数众多，从而导致模型结构复杂，不利于工程应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种盾构掘进总推力确定方法及系统，能够筛选出影响盾构掘进总推力的主要参数，能够帮助盾构技术管理人员及时调整盾构掘进总推力的大小。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种盾构掘进总推力确定方法，包括：确定影响盾构掘进总推力的参数，所述参数包括土体弹性模量、土体容量、隧道埋深、岩土承载力、掘进速度、土舱压力、盾构直径和刀盘转速；根据所述参数确定盾构掘进过程中的无量纲量和无量纲化总推力；根据所述无量纲量采用LASSO算法，得到所述无量纲量的系数识别结果；将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型；根据所述掘进总推力计算模型确定盾构掘进总推力。可选的，所述根据所述参数确定盾构掘进过程中的无量纲量和无量纲化总推力，具体包括：根据公式分别确定盾构掘进过程中的无量纲量π1，π2，π3，π4，π5；根据公式确定盾构掘进过程中的无量纲化总推力其中，π1，π2，π3，π4，π5为五个无量纲量；pe为土舱压力，单位：kpa；E为土体弹性模量，单位：kpa；γ为土体容重，单位：kN/m3；D为盾构直径，单位：m；H为隧道埋深，单位：m；W为岩土承载力，单位：kpa；v为掘进速度，单位：m/s；ω为刀盘转速，单位：r/min；为无量纲化总推力；F为掘进总推力，单位：kN。可选的，所述根据所述无量纲量采用LASSO算法，得到所述无量纲量的系数识别结果，具体包括：将所述无量纲量π1，π2，π3，π4，π5作为自变量，无量纲化总推力作为因变量，利用LASSO算法采用公式得到无量纲量的系数α1,α2,α3,α4,α5；其中，n为样本量；X为自变量，包括π1，π2，π3，π4，π5；α为识别系数，包括α1,α2,α3,α4,α5；y为因变量，y为无量纲化总推力λ为惩罚权重。可选的，所述将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到盾构掘进总推力计算模型，具体包括：将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到盾构掘进总推力计算模型其中，F为盾构掘进总推力，单位：kN；α1,α2,α3,α4,α5为无量纲量的系数；pe为土舱压力，单位：kpa；E为土体弹性模量，单位：kpa；γ为土体容重，单位：kN/m3；D为盾构直径，单位：m；H为隧道埋深，单位：m；W为岩土承载力，单位：kpa；v为掘进速度，单位：m/s；ω为刀盘转速，单位：r/min。一种盾构掘进总推力确定系统，包括：参数确定模块，用于确定影响盾构掘进总推力的参数，所述参数包括土体弹性模量、土体容量、隧道埋深、岩土承载力、掘进速度、土舱压力、盾构直径和刀盘转速；无量纲参数确定模块，用于根据所述参数确定盾构掘进过程中的无量纲量和无量纲化总推力；系数识别结果确定模块，用于根据所述无量纲量采用LASSO算法，得到所述无量纲量的系数识别结果；模型建立模块，用于将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型；盾构总推力计算模块，用于根据所述掘进总推力计算模型确定盾构掘进总推力。可选的，所述根据无量纲参数确定模块，具体包括：无量纲量参数确定单元，用于根据公式分别确定盾构掘进过程中的无量纲量π1，π2，π3，π4，π5；无量纲化总推力确定单元，用于根据公式确定盾构掘进过程中的无量纲化总推力其中，π1，π2，π3，π4，π5为五个无量纲量；pe为土舱压力，单位：kpa；E为土体弹性模量，单位：kpa；γ为土体容重，单位：kN/m3；D为盾构直径，单位：m；H为隧道埋深，单位：m；W为岩土承载力，单位：kpa；v为掘进速度，单位：m/s；ω为刀盘转速，单位：r/min；为无量纲化总推力；F为盾构掘进总推力，单位：kN。可选的，所述系数识别结果确定模块，具体包括：系数识别结果确定单元，用于将所述无量纲量π1，π2，π3，π4，π5作为自变量，无量纲化总推力作为因变量，利用LASSO算法采用公式得到无量纲量的系数α1,α2,α3,α4,α5；其中，n为样本量；X为自变量，包括π1，π2，π3，π4，π5；α为识别系数，包括α1,α2,α3,α4,α5；y为因变量，y为无量纲化总推力λ为惩罚权重。可选的，所述模型建立模块，具体包括：模型建立单元，用于将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型其中，F为盾构掘进总推力，单位：kN；α1,α2,α3,α4,α5为无量纲量的系数；pe为土舱压力，单位：kpa；E为土体弹性模量，单位：kpa；γ为土体容重，单位：kN/m3；D为盾构直径，单位：m；H为隧道埋深，单位：m；W为岩土承载力，单位：kpa；v为掘进速度，单位：m/s；ω为刀盘转速，单位：r/min。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供一种盾构掘进总推力确定方法，包括：确定影响掘进总推力的参数，所述参数包括土体弹性模量、土体容量、隧道埋深、岩土承载力、掘进速度、土舱压力、盾构直径和刀盘转速；根据所述参数确定盾构掘进过程中的无量纲量和无量纲化总推力；根据所述无量纲量采用LASSO算法，得到所述无量纲量的系数识别结果；将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型；根据所述掘进总推力计算模型确定盾构掘进总推力。本专利技术能够实现盾构装备掘进过程中的总推力快速准确的计算。在基于LASSO算法的基础上，本专利技术不仅融入了基本的力学规律，而且通过LASSO算法剔除了无关的影响参数，从而为盾构技术管理人员及时调整推力大小提供了有效的决策支持。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例盾构掘进总推力确定方法流程图；图2为本专利技术实施例盾构掘进总推力确定系统结构图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种盾构掘进总推力确定方法及系统，能够筛选出影响盾构掘进总推力的主要参数，能够帮助盾构技术管理人员及时调整推力的大小。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盾构掘进总推力确定方法，其特征在于，包括：确定影响盾构掘进总推力的参数，所述参数包括土体弹性模量、土体容量、隧道埋深、岩土承载力、掘进速度、土舱压力、盾构直径和刀盘转速；根据所述参数确定盾构掘进过程中的无量纲量和无量纲化总推力；根据所述无量纲量采用LASSO算法，得到所述无量纲量的系数识别结果；将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型；根据所述掘进总推力计算模型确定盾构掘进总推力。

【技术特征摘要】
1.一种盾构掘进总推力确定方法，其特征在于，包括：确定影响盾构掘进总推力的参数，所述参数包括土体弹性模量、土体容量、隧道埋深、岩土承载力、掘进速度、土舱压力、盾构直径和刀盘转速；根据所述参数确定盾构掘进过程中的无量纲量和无量纲化总推力；根据所述无量纲量采用LASSO算法，得到所述无量纲量的系数识别结果；将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型；根据所述掘进总推力计算模型确定盾构掘进总推力。2.根据权利要求1所述的盾构掘进总推力确定方法，其特征在于，所述根据所述参数确定盾构掘进过程中的无量纲量和无量纲化总推力，具体包括：根据公式分别确定盾构掘进过程中的无量纲量π1，π2，π3，π4，π5；根据公式确定盾构掘进过程中的无量纲化总推力其中，π1，π2，π3，π4，π5为五个无量纲量；pe为土舱压力，单位：kpa；E为土体弹性模量，单位：kpa；γ为土体容重，单位：kN/m3；D为盾构直径，单位：m；H为隧道埋深，单位：m；W为岩土承载力，单位：kpa；v为掘进速度，单位：m/s；ω为刀盘转速，单位：r/min；为无量纲化总推力；F为盾构掘进总推力，单位：kN。3.根据权利要求2所述的盾构掘进总推力确定方法，其特征在于，所述根据所述无量纲量采用LASSO算法，得到所述无量纲量的系数识别结果，具体包括：将所述无量纲量π1，π2，π3，π4，π5作为自变量，无量纲化总推力作为因变量，利用LASSO算法采用公式得到无量纲量的系数α1,α2,α3,α4,α5；其中，n为样本量；X为自变量，包括π1，π2，π3，π4，π5；α为识别系数，包括α1,α2,α3,α4,α5；y为因变量，y为无量纲化总推力λ为惩罚权重。4.根据权利要求3所述的盾构掘进总推力确定方法，其特征在于，所述将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型，具体包括：将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型其中，F为盾构掘进总推力，单位：kN；α1,α2,α3,α4,α5为无量纲量的系数；pe为土舱压力，单位：kpa；E为土体弹性模量，单位：kpa；γ为土体容重，单位：kN/m3；D为盾构直径，单位：m；H为隧道埋深，单位：m；W为岩土承载力，单位：kpa；v为掘进速度，单位：m/s；ω为刀盘转速，单位：r/min。5.一种盾构掘进总推力确定系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张茜，周思阳，亢一澜，侯振德，蔡宗熙，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12