【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及群桩监测计算领域，具体涉及一种隧底群桩压力承载监测系统和监测方法。
技术介绍
1、隧底群桩是在地下隧道施工中常用的一种支护形式，它能够有效地分散并承担地下隧道的荷载，保证隧道的安全稳定。隧底群桩通常被用于地下工程中，如隧道、桥梁等，它们需要能够承受来自不同方向的压力，包括竖向和水平方向的力。目前现有方法往往侧重于单个方向的监测指标，如单向的应变、位移或声波速度等，而未能全面参考多类变量参数对压力监测值的综合影响，这可能导致现有监测技术在全面监测方面的评估结果不够全面准确，对群桩多类型压力荷载的监测效果不佳，在实际使用中全面评估群桩的承载能力的精确度不足。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种隧底群桩压力承载监测系统和监测方法，解决现有技术中对群桩多类型压力荷载进行全面监测时计算数据精确度不足的问题。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种隧底群桩压力承载监测系统，该系统包括：
4、数据采集单元：对隧底群桩全部桩体的承载变量进行收集和标准化处理，并设立监测周期以记录在每个监测周期内所有承载变量的变化曲线；
5、频谱提取单元：在监测周期内将承载变量的变化曲线进行傅里叶变换以获取频谱分布数据，并设置频谱波动阈值区间用于标注频谱分布数据溢出的异常监测时段；
6、拟合模型单元：将所有异常监测时段的承载变量作为模型特征进行rf模型训练迭代，将迭代结果进行多项式回归模型计算，并输出拟合值用以修正压力承载预测值；p>
7、预测输出单元：收集承载变量的历史数据用以对当前隧底群桩设置压力承载预测值，通过拟合模型单元输出的拟合值计算出rf模型的残差值修正并输出监测更新值。
8、目前现有方法往往侧重于单个方向的监测指标，如单向的应变、位移或声波速度等，而未能全面参考多类变量参数对压力监测值的综合影响，这可能导致现有监测技术在全面监测方面的评估结果不够全面准确，对群桩多类型压力荷载的监测效果不佳，在实际使用中全面评估群桩的承载能力精确度不足。基于此，本专利技术提供一种隧底群桩压力承载监测系统和监测方法，解决现有技术中对群桩多类型压力荷载进行全面监测时计算数据精确度不足的问题。
9、进一步地，使用应变片和传感器对隧底群桩的每个桩体外部和内部进行承载变量采集；所述承载变量包括每个桩体的应力变化值和桩体位移值，所述应力变化值表示桩体因受压力作用在单位长度内发生的形变量，所述桩体位移值表示桩体因受压力作用发生的位移变化量。
10、进一步地，所述拟合模型单元的工作过程包括：
11、为rf模型预设用于训练的特征数据集、模型输入值和迭代次数，将rf模型每一次迭代的输出值表示为迭代值；所述特征数据集包括异常监测时段内的每个桩体的应力变化值和桩体位移值，将应力变化值和桩体位移值进行加权计算以获得所述模型输入值；
12、将全部模型输入值输入至rf模型内用于训练的全部决策树中，并将完成全部迭代次数的迭代值经多项式回归计算后作为rf模型输出的拟合值，根据拟合值计算出rf模型的残差值，将残差加压力承载预测值上以获取监测更新值。
13、进一步地，所述频谱波动阈值区间的设置过程包括：
14、对承载变量的历史变化曲线进行收集，并均进行傅里叶变换以获取历史的频谱分布数据，将从频谱分布数据上得到的时间序列数据划分为若干个大小相等的滑动窗口，且所有滑动窗口的总共时间长度与原始的时间序列数据时长相等；从历史变化曲线的起始数据位置开始顺次滑动直至数据末端，对每个滑动窗口进行波动统计，基于波动统计的频谱数据计算出每个滑动窗口的移动平均值和标准差，沿总共时间长度将每个滑动窗口的移动平均值与标准差相加，将相加后的数值作为频谱波动阈值区间的频谱数值。
15、一种隧底群桩压力承载监测方法，该方法包括：
16、步骤s1：对隧底群桩全部桩体的承载变量进行收集和标准化处理，并设立监测周期以记录在每个监测周期内所有承载变量的变化曲线；
17、步骤s2：在监测周期内将承载变量的变化曲线进行傅里叶变换以获取频谱分布数据，并设置频谱波动阈值区间用于标注频谱分布数据溢出的异常监测时段；
18、步骤s3：将所有异常监测时段的承载变量作为模型特征进行rf模型训练迭代，对迭代结果进行多项式回归模型计算，并输出拟合值用以修正压力承载预测值；
19、步骤s4：收集承载变量的历史数据用以对当前隧底群桩设置压力承载预测值，通过拟合模型单元输出的拟合值计算出rf模型的残差值修正并输出监测更新值；
20、步骤s5：分析监测周期内每类承载变量的变化曲线，设置多个表示模型拟合效果和压力承载预测值实际符合度的参考梯度值，根据参考梯度值对预测结果保持更新。
21、进一步地，设置压力承载预测值的过程包括：
22、步骤a1：对隧底群桩垂直等分设置若干个数据收集平面，每个数据收集平面均等设置至少8个数据收集区块，在每个数据收集区块上对承载变量的历史数据进行数据采集，并基于单个桩体对每个承载变量的变化曲线进行汇总；
23、步骤a2：将变化曲线转换为时间序列数据并按照等间隔采样设置，设定初始化的自回归移动模型，对时间序列数据进行平稳性检验，并根据平稳性检验结果确定合适自回归移动模型阶数，并基于最大似然估计方法输出自回归移动模型的arma参数值；
24、步骤a3：将arma参数值带入自回归移动模型，并与时间序列数据相拟合，使用拟合后的自回归移动模型输出模型预测结果表示在变化时间点上的压力承载预测值，并通过均方根误差来评估压力承载预测值的预测性能。
25、进一步地，所述多项式回归模型计算的过程包括：所述多项式回归模型计算的过程包括：根据选择的多项式阶数，将迭代结果中的迭代序数映射为对应阶数的多项式特征，并用构建的多项式特征和对应的残差值来拟合多项式回归模型；基于均方误差来对拟合得到的多项式回归模型与迭代结果的原始数据进行拟合曲线比较，以进行拟合程度评估。
26、进一步地，设置参考梯度值的过程包括：将残差值置于直方图中以展示正态分布，并计算残差值的偏度和峰度，基于标准正态分布的性质查找对应残差标准差范围内的概率值用以确定参考梯度值。
27、本专利技术与现有技术相比，通过收集应变和位移的数据并记录曲线，将这些数据进行rf模型训练，并通过多项式回归模型计算拟合值，用于修正压力承载预测值用以更新当前隧底群桩的压力承载监测数据，具有明显提高隧底群桩压力承载监测数据精确度和提升监测数据全面性的优点和有益效果。
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1.一种隧底群桩压力承载监测系统，其特征在于，该系统包括：
2.根据权利要求1所述的一种隧底群桩压力承载监测系统，其特征在于，使用应变片和传感器对隧底群桩的每个桩体外部和内部进行承载变量采集；所述承载变量包括每个桩体的应力变化值和桩体位移值，所述应力变化值表示桩体因受压力作用在单位长度内发生的形变量，所述桩体位移值表示桩体因受压力作用发生的位移变化量。
3.根据权利要求2所述的一种隧底群桩压力承载监测系统，其特征在于，所述拟合模型单元的工作过程包括：
4.根据权利要求1所述的一种隧底群桩压力承载监测系统，其特征在于，所述频谱波动阈值区间的设置过程包括：
5.一种隧底群桩压力承载监测方法，基于权利要求1-4任意一项所述的一种隧底群桩压力承载监测系统，其特征在于，该方法包括：
6.根据权利要求5所述的一种隧底群桩压力承载监测方法，其特征在于，设置压力承载预测值的过程包括：
7.根据权利要求5所述的一种隧底群桩压力承载监测方法，其特征在于，所述多项式回归模型计算的过程包括：根据选择的多项式阶数，将迭代结果中的迭代序
8.根据权利要求5所述的一种隧底群桩压力承载监测方法，其特征在于，设置参考梯度值的过程包括：将残差值置于直方图中以展示正态分布，并计算残差值的偏度和峰度，基于标准正态分布的性质查找对应残差标准差范围内的概率值用以确定参考梯度值。
...【技术特征摘要】
1.一种隧底群桩压力承载监测系统，其特征在于，该系统包括：
2.根据权利要求1所述的一种隧底群桩压力承载监测系统，其特征在于，使用应变片和传感器对隧底群桩的每个桩体外部和内部进行承载变量采集；所述承载变量包括每个桩体的应力变化值和桩体位移值，所述应力变化值表示桩体因受压力作用在单位长度内发生的形变量，所述桩体位移值表示桩体因受压力作用发生的位移变化量。
3.根据权利要求2所述的一种隧底群桩压力承载监测系统，其特征在于，所述拟合模型单元的工作过程包括：
4.根据权利要求1所述的一种隧底群桩压力承载监测系统，其特征在于，所述频谱波动阈值区间的设置过程包括：
5.一种隧底群桩压力承载监测方法，基于权利要求1-4任意一项所述的一种隧底群桩压力承载监测系统，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘会钢，周明，陶磊，徐洪彬，陶双江，李本伟，邓刚，吴耀宗，李鹏，罗亦洲，宋文超，郑小洋，吉锐，
申请(专利权)人：四川省公路规划勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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