基于动态线性分段表示的钻进参数标准化清洗方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于隧道工程领域，具体公开了一种基于动态线性分段表示的钻进参数标准化清洗方法及装置，包括如下步骤：结合贝叶斯置信区间检验去除钻进参数离散值；通过动态线性表达方法确定钻进参数分段深度区间，得到分段时间点和分段深度点；利用滤波方法处理去除离散值后的数据集，降低数据波动程度；基于滤波后数据，计算各分段深度区间范围内的钻进参数均值作为钻进参数围岩分级特征值

【技术实现步骤摘要】
基于动态线性分段表示的钻进参数标准化清洗方法及装置


[0001]本专利技术涉及隧道工程
，具体涉及一种基于动态线性分段表示的钻进参数标准化清洗方法及装置
。

技术介绍

[0002]钻进参数监测技术国外又称随钻测量
(Measurement while drilling
，简称
MWD)
，大量研究表明，多个钻进参数可有效估计岩石的某些力学性质，如单轴饱和抗压强度
、
岩石剪切强度等
。
相比其他岩体质量评价任务
(
如力学参数识别
、
节理位置识别等
)
，应用钻进参数进行隧道施工阶段围岩分级研究具有明显的“相对均一
、
大尺度”特征，即其对钻进参数的细微变化
(
如波动
)
并不敏感，更关注的是一定范围内围岩的钻进参数的整体水平
。
[0003]在先前的研究中，常采用隧道施工循环的各钻进参数均值作为围岩分级的指标，但此均值的求解仍未充分考虑钻进参数波动性
、
离散性对分级结果的影响
。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种基于动态线性分段表示的钻进参数标准化清洗方法及装置，降低因工作模式
、
机器振动等非地质因素带来的钻进参数数据波动性
、
随机性特征对围岩分级精度的影响，解决了上述
技术介绍
中提到的问题
。/>[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于动态线性分段表示的钻进参数标准化清洗方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0006]S1、
结合贝叶斯置信区间检验去除钻进参数离散值；
[0007]S2、
通过动态线性表达方法确定钻进参数分段深度区间，得到分段时间点和分段深度点；
[0008]S3、
利用滤波方法处理去除离散值后的数据集，降低数据波动程度；
[0009]S4、
基于滤波后数据，计算各分段深度区间范围内的钻进参数均值作为钻进参数围岩分级特征值
。
[0010]优选的，所述步骤
S1
中结合贝叶斯置信区间检验去除钻进参数离散值，具体包括：
[0011]S11、
对于任意钻进参数，将其在任意钻进时间
t
i
的时序数据用
y
ti
，
t
i
表示；
[0012]S12、
令
[y
min
,y
max
]作为钻进参数
Y
t
均值特征参数的先验均匀分布；
[0013]S13、
与
Y
t
的联合分布表示为：
[0014][0015]式中，为方差特征参数；
[0016]S14、
后验分布的概率密度函数表示为：
[0017][0018][0019]S15、
的后验期望估计表示为：
[0020][0021]S16、
基于后验期望估计法产生的钻进参数数据置信范围表示为：
[0022][0023]式中，
α
为置信水平，取值
0.005
；
[0024]S17、
则
t0时刻钻进参数的1‑
α
置信范围为：
[0025][0026]若则统计性判定
y
ti
为离散值
。
[0027]优选的，所述步骤
S2
中通过动态线性表达方法确定钻进参数分段深度区间，得到分段时间点和分段深度点，具体包括：
[0028]S21、
将时序数据第一个数据和最后一个数据相连作为进行第一次线性分段，并求解直线方程作为拟合曲线；
[0029]S22、
求原数据和拟合曲线的最大误差
(
垂直距离
)d
max
：
[0030]d
max
＝
max(|D
l,i
‑
D
0,i
|)
＝
max(d
i
)
[0031]式中，
D
l,i
、D
0,i
、d
i
分别表示第
i
个钻进时间的线性分段拟合曲线深度值
、
原始深度值和二者垂直距离；
[0032]S23、
将
d
max
所在点作为新的线性分段点进行第二次线性分段，并求解新的直线方程
(
分段
)
作为新的拟合曲线；
[0033]S24、
重复
S22
，直到满足停止分段条件：
d
max
≤0.1m
或线性分段总数
n
l
＝5，得到分段时间点和分段深度点
。
[0034]优选的，所述步骤
S3
中的滤波方法为卡尔曼滤波
。
[0035]优选的，所述步骤
S4
中基于滤波后数据，计算各分段深度区间范围内的钻进参数均值作为钻进参数围岩分级特征值，具体包括：
[0036]S41、
对除钻进速度外的钻进参数，在滤波后，直接求解各线性分段钻进参数平均值作为该炮孔分段钻进参数代表值，计算式为：
[0037][0038]式中，为第
i
个线性分段除钻进速度外的钻进参数均值；
P
i,j
为第
i
个线性分段钻进参数第
j
个数据；
n
i
为第
i
个线性分段钻进参数数据个数；
[0039]S42、
对于钻进速度，将各线性分段钻进时间
‑
深度曲线割线斜率作为该炮孔分段钻进速度代表值，计算式为：
[0040][0041]式中，为第
i
个线性分段钻进速度均值；
D
i+1
、T
i+1
为第
i
个线性分段终点深度
、
时间；
D
i
、T
i
为第
i
个线性起点深度
、
时间
。
[0042]另外，为实现上述目的，本专利技术还提供了如下技术方案：一种基于动态线性分段表示的钻进参数标准化清洗装置，所述装置包括：
[0043]离散值去除模块：结合贝叶斯置信区间检验去除钻进参数离散值；
[0044]动态线性分段表示模块：通过动态线性表达方法确定钻进参数分段深度区间，得到分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于动态线性分段表示的钻进参数标准化清洗方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、
结合贝叶斯置信区间检验去除钻进参数离散值；
S2、
通过动态线性表达方法确定钻进参数分段深度区间，得到分段时间点和分段深度点；
S3、
利用滤波方法处理去除离散值后的数据集，降低数据波动程度；
S4、
基于滤波后数据，计算各分段深度区间范围内的钻进参数均值作为钻进参数围岩分级特征值
。2.
根据权利要求1所述的基于动态线性分段表示的钻进参数标准化清洗方法，其特征在于：所述步骤
S1
中结合贝叶斯置信区间检验去除钻进参数离散值，具体包括：
S11、
对于任意钻进参数，将其在任意钻进时间
t
i
的时序数据用
y
ti
，
t
i
表示；
S12、
令
[y
min
,y
max
]
作为钻进参数
Y
t
均值特征参数的先验均匀分布；
S13、
与
Y
t
的联合分布表示为：式中，为方差特征参数；
S14、
后验分布的概率密度函数表示为：
S15、
的后验期望估计表示为：
S16、
基于后验期望估计法产生的钻进参数数据置信范围表示为：式中，
α
为置信水平，取值
0.005
；
S17、
则
t0时刻钻进参数的1‑
α
置信范围为：
若则统计性判定
y
ti
为离散值
。3.
根据权利要求1所述的基于动态线性分段表示的钻进参数标准化清洗方法，其特征在于：所述步骤
S2
中通过动态线性表达方法确定钻进参数分段深度区间，得到分段时间点和分段深度点，具体包括：
S21、
将时序数据第一个数据和最后一个数据相连作为进行第一次线性分段，并求解直线方程作为拟合曲线；
S22、
求原数据和拟合曲线的最大误差
d
max
：
d
max
＝
max(|D
l,i
‑
D
0,i
|)
＝
max(d
i
)
式中，
D
l,i
、D
0,i
、d
i
分别表示第
i
个钻进时间的线性分段拟合曲线深度值
、
原始深度值和二者垂直距离；
S23、
将
d
max
所在点作为新的线性分段点进行第二次线性分段，并求解新的直线方...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明年，赵思光，夏覃永，易文豪，李泽星，彭鑫，向露露，孙鸿强，林鹏，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：