一种断层区域地下工程围岩应力与变形预测方法与流程

本发明涉及一种断层区域地下工程围岩应力与变形预测方法，属于岩石地下工程。

背景技术：

1、地下工程在施工和运营期间面临着多种地质和工程风险，其中围岩的稳定性问题一直是影响工程安全性和经济性的关键因素。断层的存在对地下工程围岩的应力和变形产生显著影响。为了研究断层对洞室围岩应力与变形的影响，许多学者采用了数值模拟和模型实验的方法进行了大量研究，但这些研究通常只考虑单一或两种影响因素，因而其对应力与变形的预测效率较差，准确性较低。

技术实现思路

1、本发明提供了一种断层区域地下工程围岩应力与变形预测方法，能够解决现有的断层对洞室围岩应力与变形影响的研究方法预测效率较差，且准确性较低的问题。

2、本发明提供了一种断层区域地下工程围岩应力与变形预测方法，所述方法包括：

3、s1、根据断层区域地下工程围岩的多组预设工况参数及每组预设工况参数对应的应力数据和变形数据，构建训练数据集；其中，每组预设工况参数均包含初始地应力条件和断层几何参数；

4、s2、采用多任务学习算法对所述训练数据集进行训练，得到应力变形预测模型；

5、s3、将地下工程开挖前的实测工况参数输入所述应力变形预测模型中，得到地下工程开挖后围岩的预测应力值和预测变形值。

6、可选的，所述s1具体包括：

7、对断层区域的地下工程进行模型模拟，得到模拟模型；

8、将多组预设工况参数分别输入所述模拟模型中，得到每组预设工况参数对应的应力数据和变形数据，并将多组预设工况参数及其对应的应力数据和变形数据组成训练数据集。

9、可选的，所述断层几何参数包括断层倾角、断层宽度和断层距地下工程结构最小距离。

10、可选的，所述应力变形预测模型采用自适应任务权重调整方法调整每个任务对应的训练损失值的权重系数。

11、可选的，每个任务在每次训练时训练损失值的权重系数根据每个任务的训练损失变化率确定。

12、可选的，每个任务在每次训练时训练损失值的权重系数为所述任务的训练损失变化率的自然指数函数与所有任务的训练损失变化率的自然指数函数中最大值的比值。

13、可选的，每个任务在每次训练时的训练损失变化率为所述任务在本次训练的训练损失值与上次训练的训练损失值的比值。

14、可选的，所述应力变形预测模型采用huber损失函数进行训练。

15、可选的，所述多任务学习算法采用硬参数共享的方式进行训练。

16、本发明能产生的有益效果包括：

17、本发明提供的断层区域地下工程围岩应力与变形预测方法，通过数值计算与多任务学习相结合的方法，预测断层区域地下工程围岩的应力与变形情况。训练的应力变形预测模型能够有效捕捉断层几何参数对围岩应力和变形的影响，提高预测效率和准确性。相较于传统方法，本发明利用多任务学习算法有效确定围岩各因素与开挖后应力、变形之间的特征关系，减少了有限元分析的计算量，大幅提高了计算效率，并能快速、准确地预测地下工程围岩开挖后的应力与变形。

技术特征：

1.一种断层区域地下工程围岩应力与变形预测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s1具体包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述断层几何参数包括断层倾角、断层宽度和断层距地下工程结构最小距离。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述应力变形预测模型采用自适应任务权重调整方法调整每个任务对应的训练损失值的权重系数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，每个任务在每次训练时训练损失值的权重系数根据每个任务的训练损失变化率确定。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，每个任务在每次训练时训练损失值的权重系数为所述任务的训练损失变化率的自然指数函数与所有任务的训练损失变化率的自然指数函数中最大值的比值。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，每个任务在每次训练时的训练损失变化率为所述任务在本次训练的训练损失值与上次训练的训练损失值的比值。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述应力变形预测模型采用huber损失函数进行训练。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多任务学习算法采用硬参数共享的方式进行训练。

技术总结
本发明公开了一种断层区域地下工程围岩应力与变形预测方法，属于岩石地下工程技术领域，能够解决现有的断层对洞室围岩应力与变形影响的研究方法预测效率较差，且准确性较低的问题。所述方法包括：S1、根据断层区域地下工程围岩的多组预设工况参数及每组预设工况参数对应的应力数据和变形数据，构建训练数据集；其中，每组预设工况参数均包含初始地应力条件和断层几何参数；S2、采用多任务学习算法对训练数据集进行训练，得到应力变形预测模型；S3、将地下工程开挖前的实测工况参数输入应力变形预测模型中，得到地下工程开挖后围岩的预测应力值和预测变形值。本发明用于断层区域地下工程围岩应力与变形的预测。

技术研发人员：陆希,肖斌,钱立,赵春龙,张建海,王艳妮,李佳豪
受保护的技术使用者：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/2