(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111645505.X (22)申请日 2021.12.3 0 (71)申请人 浙江交工宏途交通建 设有限公司 地址 310052 浙江省杭州市滨江区江陵路 2031号钱江大厦8-9 楼 申请人 同济大学 (72)发明人 傅建红　牛海波　王正军　许建聪　 肖珊珊　彭军安　鲍春钱　孟帅　 沈琦　颜海伟　麻桢凯　王强　 张智华　徐格格　梁艳　杨成斌　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 专利代理师 叶敏华 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01)G06F 30/23(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06K 9/62(2022.01) G06F 111/06(2020.01) G06F 111/08(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种偏压连拱隧道可靠性评价方法 (57)摘要 本发明涉及一种偏压连拱隧道可靠性评价 方法， 包括： 采用随机均匀抽样方法生成指定数 量的参数数据集， 并确定数值试验方案； 根据确 定的数值试验方案， 采用ANSYS有限元软件进行 数值模拟计算， 得到指定测点位移量， 结合参数 数据集， 得到整体的参数 ‑位移数据集； 基于GBD T 算法， 构建参数与位移的拟合模型， 并采用贝 叶 斯算法选 取出最优超参数组合， 得到最优拟合模 型； 根据偏压连拱隧道洞周预留变形值， 结合最 优拟合模型， 采用NSGA ‑II算法反演待求围岩参 数， 得到优化的围岩力学参数； 根据优化的围岩 力学参数， 计算得到偏压连拱隧道初支护结构相 应的可靠指标。 与现有技术相比， 本发明能够同 时考虑多个测点的洞周预留变形值功能要求， 具 有精度高、 准确率高的优点。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 114491735 A 2022.05.13 CN 114491735 A 1.一种偏压连 拱隧道可靠性评价方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 采用随机均匀抽样方法生成指定数量的参数 数据集， 并确定数值试验方案； S2、 根据步骤S1确定的数值试验方案， 采用ANSYS有限元软件进行数值模拟计算， 得到 指定测点 位移量， 并结合 参数数据集， 得到整体的参数 ‑位移数据集； S3、 基于GBDT算法， 构建参数与 位移的拟合模型， 并采用贝叶斯算法选取出最优超参数 组合， 以得到最优拟合模型； S4、 根据偏压连拱隧道洞周预留变形值， 结合最优拟合模型， 采用NSGA ‑II算法反演待 求围岩参数， 得到优化的围岩力学参数； S5、 根据优化的围岩力学参数， 计算得到偏压连 拱隧道初支护结构相应的可靠指标。 2.根据权利要求1所述的一种偏压连拱隧道可靠性评价方法， 其特征在于， 所述步骤S1 具体包括以下步骤： S11、 通过现场实测数据， 确定待选取参数及其范围； S12、 采用随机均匀抽样方法， 生成指定数量的参数 数据集， 并确定数值试验方案 。 3.根据权利要求1所述的一种偏压连拱隧道可靠性评价方法， 其特征在于， 所述步骤S2 具体包括以下步骤： S21、 获取ANSYS计算文件； S22、 调用ANSYS计算文件， 记录洞周各测点的位移变化， 并与步骤S1生成的参数数据 集 进行合并处 理； S23、 判断当前调用ANSYS计算文件的次数是否达到预设阈值， 若判断为是， 则执行步骤 S24， 否则返回执 行步骤S2 2； S24、 输出 得到合并后的整体参数 ‑位移数据集。 4.根据权利要求3所述的一种偏压连拱隧道可靠性评价方法， 其特征在于， 所述步骤S3 具体包括以下步骤： S31、 按照设定比例将整体参数 ‑位移数据集划分为训练集和 测试集； S32、 基于GBDT算法， 构建参数与位移的拟合模型； S33、 采用贝叶斯算法， 结合训练集和测试集， 对步骤S32构 建的拟合模型进行超参数调 优， 得到最优拟合模型。 5.根据权利要求4所述的一种偏压连拱隧道可靠性评价方法， 其特征在于， 所述步骤 S33中超参数包括learning_rate、 subsample、 alpha、 max_dep th、 min_samples_split、 min_ samples_leaf、 mi n_weight_fracti on_leaf、 max_leaf_n odes。 6.根据权利要求1所述的一种偏压连拱隧道可靠性评价方法， 其特征在于， 所述步骤S4 具体包括以下步骤： S41、 根据偏压连拱隧道洞周预留变形值， 结合最优拟合模型， 确定连拱隧道各测点拟 合模型计算 值与预留变形值之间的损失函数； S42、 在每 个测点分别设定对应的目标函数， 确定出多目标函数； S43、 采用NSGA ‑II算法对多目标函数进行迭代求解， 以得到最小损失函数， 该最小损失 函数对应的参数即为洞周预留变形值对应的围岩力学参数。 7.根据权利要求6所述的一种偏压连拱隧道可靠性评价方法， 其特征在于， 所述步骤 S42中每个测点对应的目标函数均为均方误差指标。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114491735 A 28.根据权利要求7所述的一种偏压连拱隧道可靠性评价方法， 其特征在于， 所述步骤 S42中多目标函数 具体为： 其中， li为第i个测点的均方误差， y ′i和yi分别为通过最优拟合模型计算得到的第i个 测点计算 值和该测点的洞周预留变形值。 9.根据权利要求8所述的一种偏压连拱隧道可靠性评价方法， 其特征在于， 所述步骤 S43中最小损失函数为： minL(p)＝{l1(p),l2(p),…,lh(p)} 其中， minL(p)为最小损失函数值， p为围岩力学参数， E、 ν、 c、 分别为围岩的弹性模 量、 泊松比、 粘聚力、 摩擦角。 10.根据权利要求9所述的一种偏压连拱隧道可靠性评价方法， 其特征在于， 所述步骤 S5中偏压连 拱隧道初支护结构相应的可靠指标 具体为： 其中， μE和σE分别为围岩弹性模量的均值和标准差， μν和σν分别为围岩泊松比的均值和 标准差， μc和σc分别为围岩粘结力的均值和标准差， 和 分别为围岩内摩擦角的均值和 标准差， E*、 ν*、 c*、 分别是根据步骤S43得到的偏压连拱隧道初支护结构洞周预留变形值 对应的围岩弹性模量、 泊松比、 粘结力和内摩擦角的计算 值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114491735 A 3