本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)模擬爆破，尤其涉及一種基于大數(shù)據(jù)的水壓爆破模擬方法。

背景技術(shù)：

1、水壓爆破技術(shù)在隧道掘進(jìn)施工中的應(yīng)用，可以提高工效、緩解工期壓力、節(jié)省成本，并且對環(huán)境起到保護(hù)作用。在傳統(tǒng)的隧道水壓爆破實(shí)踐中，選擇和設(shè)置爆破參數(shù)普遍依賴于經(jīng)驗(yàn)公式或通過小規(guī)模試驗(yàn)得出的結(jié)果。這種方式存在明顯的局限性，因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)公式往往無法全面考慮所有影響爆破效果的因素，而小規(guī)模試驗(yàn)則難以準(zhǔn)確復(fù)制實(shí)際爆破時的復(fù)雜地質(zhì)條件和環(huán)境變量。因此，傳統(tǒng)方法不僅難以實(shí)現(xiàn)爆破效果的精確控制，而且資源利用率低，爆破設(shè)計(jì)的優(yōu)化程度有限，還可能導(dǎo)致安全風(fēng)險的增加。

2、隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，為提高隧道水壓爆破的準(zhǔn)確性和效率，開發(fā)基于大數(shù)據(jù)的隧道水壓爆破模擬方法成為業(yè)界的一項(xiàng)重要需求。大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠處理和分析海量的數(shù)據(jù)，包括地質(zhì)數(shù)據(jù)、物理力學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)以及環(huán)境條件數(shù)據(jù)等。利用這些數(shù)據(jù)，可以構(gòu)建更為準(zhǔn)確的爆破模型，并通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)之前不為人知的爆破規(guī)律和影響因素，為爆破參數(shù)的優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。但是目前還缺少一種系統(tǒng)的模擬方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種基于大數(shù)據(jù)的水壓爆破模擬方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于大數(shù)據(jù)的水壓爆破模擬方法，包括以下步驟：

3、采集爆破區(qū)域數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理，獲得預(yù)處理數(shù)據(jù)；

4、基于所述預(yù)處理數(shù)據(jù)構(gòu)建爆破區(qū)域三維模型，對所述爆破區(qū)域三維模型進(jìn)行隧道水壓爆破實(shí)驗(yàn)，獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；

5、建立初始隧道水壓爆破效果預(yù)測模型，通過所述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對所述初始隧道水壓爆破效果預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練，獲得隧道水壓爆破效果預(yù)測模型；

6、通過所述隧道水壓爆破效果預(yù)測模型進(jìn)行爆破模擬，獲得預(yù)測爆破數(shù)據(jù)。

7、優(yōu)選地，所述爆破區(qū)域數(shù)據(jù)包括地質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、巖石物理力學(xué)性質(zhì)和環(huán)境條件；

8、所述地質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)包括地層結(jié)構(gòu)、巖石類型和裂隙發(fā)育程度；

9、所述巖石物理力學(xué)性質(zhì)包括巖石的密度、彈性模量、泊松比、抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度；

10、所述環(huán)境條件包括爆破區(qū)域的溫度。

11、優(yōu)選地，所述進(jìn)行預(yù)處理的方法包括對爆破區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行缺失值處理和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化；通過主成分分析法獲取標(biāo)準(zhǔn)化后的爆破區(qū)域數(shù)據(jù)的關(guān)鍵特征。

12、優(yōu)選地，所述通過主成分分析法獲取關(guān)鍵特征的方法包括：

13、對標(biāo)準(zhǔn)化后的爆破區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分提取，計(jì)算出每一個主成分的方差和協(xié)方差；

14、根據(jù)所述主成分的方差選擇合適的主成分?jǐn)?shù)量。

15、計(jì)算選取的主成分對應(yīng)的特征向量，并將標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)投影到所述特征向量上，得到每個樣本在所選主成分上的得分，將爆破區(qū)域數(shù)據(jù)降維到主成分上。

16、優(yōu)選地，所述初始隧道水壓爆破效果預(yù)測模型為基于支持向量機(jī)的網(wǎng)絡(luò)模型。

17、優(yōu)選地，獲得隧道水壓爆破效果預(yù)測模型的方法包括通過自助法驗(yàn)證對訓(xùn)練后的模型進(jìn)行訓(xùn)練和驗(yàn)證，進(jìn)行訓(xùn)練和驗(yàn)證的方法包括：

18、從原始數(shù)據(jù)集中隨機(jī)抽取一個樣本，將其復(fù)制并放回?cái)?shù)據(jù)集，然后重復(fù)此過程，直到生成與原數(shù)據(jù)集大小相同的新數(shù)據(jù)集；

19、將所述新數(shù)據(jù)集進(jìn)一步劃分為多個子集，用于交叉驗(yàn)證；

20、每次選擇一個子集作為驗(yàn)證集，其余子集合并為訓(xùn)練集，訓(xùn)練模型并評估其在驗(yàn)證集上的性能，重復(fù)評估過程，直到每個子集都被用作一次驗(yàn)證集；

21、記錄每次交叉驗(yàn)證的模型準(zhǔn)確率，將所有交叉驗(yàn)證的準(zhǔn)確率匯總，進(jìn)行綜合評估。

22、優(yōu)選地，所述隧道水壓爆破模擬方法還包括通過實(shí)際爆破數(shù)據(jù)對隧道水壓爆破效果預(yù)測模型進(jìn)行優(yōu)化，對隧道水壓爆破效果預(yù)測模型進(jìn)行優(yōu)化的方法包括：

23、當(dāng)對所述爆破區(qū)域進(jìn)行爆破時，采集實(shí)際爆破數(shù)據(jù)，基于實(shí)際爆破數(shù)據(jù)和預(yù)測爆破數(shù)據(jù)對所述隧道水壓爆破效果預(yù)測模型進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，獲得優(yōu)化后的隧道水壓爆破效果預(yù)測模型；

24、基于所述優(yōu)化后的隧道水壓爆破效果預(yù)測模型對待預(yù)測爆破區(qū)域進(jìn)行模擬，預(yù)測爆破結(jié)果，迭代以上步驟進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化。

25、優(yōu)選地，所述持續(xù)優(yōu)化的更新方法還包括：

26、對更新前后的隧道水壓爆破效果預(yù)測模型性能指標(biāo)進(jìn)行比較，來確認(rèn)更新是否達(dá)到了預(yù)期的效果；如果更新導(dǎo)致新的問題出現(xiàn)，觸發(fā)回滾機(jī)制，恢復(fù)到更新前的隧道水壓爆破效果預(yù)測模型。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：

28、本發(fā)明公開了一種基于大數(shù)據(jù)的水壓爆破模擬方法，包括以下步驟：采集爆破區(qū)域數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理，獲得預(yù)處理數(shù)據(jù)；基于所述預(yù)處理數(shù)據(jù)構(gòu)建爆破區(qū)域三維模型，對所述爆破區(qū)域三維模型進(jìn)行隧道水壓爆破實(shí)驗(yàn)，獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；建立初始隧道水壓爆破效果預(yù)測模型，通過所述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對所述初始隧道水壓爆破效果預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練，獲得隧道水壓爆破效果預(yù)測模型；通過所述隧道水壓爆破效果預(yù)測模型進(jìn)行爆破模擬，獲得預(yù)測爆破數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過構(gòu)建隧道水壓爆破效果預(yù)測模型進(jìn)行爆破模擬，能夠提前對爆破進(jìn)行預(yù)測，為爆破測試提供理論依據(jù)，顯著提升爆破操作的成功率和安全性，還能有效降低不必要的資源消耗，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。

技術(shù)特征：

1.一種基于大數(shù)據(jù)的水壓爆破模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大數(shù)據(jù)的水壓爆破模擬方法，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大數(shù)據(jù)的水壓爆破模擬方法，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于大數(shù)據(jù)的水壓爆破模擬方法，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大數(shù)據(jù)的水壓爆破模擬方法，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大數(shù)據(jù)的水壓爆破模擬方法，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大數(shù)據(jù)的水壓爆破模擬方法，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于大數(shù)據(jù)的水壓爆破模擬方法，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于大數(shù)據(jù)的水壓爆破模擬方法，包括以下步驟：采集爆破區(qū)域數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理，獲得預(yù)處理數(shù)據(jù)；基于所述預(yù)處理數(shù)據(jù)構(gòu)建爆破區(qū)域三維模型，對所述爆破區(qū)域三維模型進(jìn)行隧道水壓爆破實(shí)驗(yàn)，獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；建立初始隧道水壓爆破效果預(yù)測模型，通過所述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對所述初始隧道水壓爆破效果預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練，獲得隧道水壓爆破效果預(yù)測模型；通過所述隧道水壓爆破效果預(yù)測模型進(jìn)行爆破模擬，獲得預(yù)測爆破數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過構(gòu)建隧道水壓爆破效果預(yù)測模型進(jìn)行爆破模擬，能夠提前對爆破進(jìn)行預(yù)測，為爆破測試提供理論依據(jù)。

技術(shù)研發(fā)人員：王平安,王存寶,朱豪洋,常宏濤,任少強(qiáng),冀勝利,楊立燃,李校珂,賀顯林,李金魁,張歡,何廣沂
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵二十局集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9