(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 202210571100.4 (22)申请日 2022.05.24 (71)申请人 中国铁道科 学研究院集团有限公司 铁道建筑研究所 地址 100081 北京市海淀区大柳树路2号 二 区303幢 申请人 中国铁道科 学研究院集团有限公司 (72)发明人 马伟斌　安哲立　袁振宇　叶阳升　 韩自力　郭小雄　王勇　马成贤　 邹文浩　张金龙　赵鹏　徐湉源　 方雨菲　 (74)专利代理 机构 北京聿华联合知识产权代理 有限公司 1 1611 专利代理师 于菲(51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种用于隧道围岩的分级方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种用于隧道围岩的分级方 法， 包括： 收集围岩特征数据与对应的围岩级别； 构建预设融合模 型， 并根据围岩特征数据与对应 的围岩级别对 预设融合模型进行训练， 形成围岩 智能分级模 型， 预设融合模型包括特征识别部和 目标学习部， 特征识别部具有针对不同类型测量 数据而分别建立的特征学习网络； 利用围岩智能 分级模型， 对目标围岩开展分级评价。 本发明挖 掘了多种测量与围岩分级目标之间的内在联系， 保证了数据基础， 构建了具有良好灵活性与广泛 适用性的智能分级模型， 能够 有效实现围岩智能 分级任务的特 征学习与目标学习。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115062375 A 2022.09.16 CN 115062375 A 1.一种用于隧道围岩的分级方法， 其特 征在于， 包括： 收集围岩特 征数据与对应的围岩级别； 构建预设融合模型， 并根据 所述围岩特征数据与对应的围岩级别对所述预设融合模型 进行训练， 形成围岩智能分级模 型， 所述预设融合模型包括特征识别部和目标学习部， 所述 特征识别部具有针对不同类型测量数据而分别建立的特 征学习网络； 利用所述围岩智能分级模型， 对目标围岩开展分级评价。 2.根据权利要求1所述的分级方法， 其特征在于， 在收集围岩特征数据与对应的围岩级 别的步骤中， 包括： 收集各个样本的围岩特征数据并标注相应的围岩级别标签， 从而形成围岩特征数据与 围岩级别数据集， 所述围岩特征数据包括不同来源、 不同格式和 不同尺度的多项围岩特征 参量。 3.根据权利要求2所述的分级方法， 其特征在于， 所述围岩特征数据包括但不限于岩石 矿物性质特 征、 不连续发育特 征、 地质条件背景和工程施工特 征。 4.根据权利要求3所述的分级方法， 其特 征在于， 所述岩石矿物性质特征包括但不限于： 岩性、 岩石速度、 岩石软硬类型、 岩石耐磨度、 单 轴抗压强度、 抗拉强度、 杨氏模量、 三轴应力、 各向异性、 泊松比、 孔隙度和渗透率； 所述不连续发育特征包括但不限于： 不连续体类型和包含宽度、 间距、 数量、 产状、 粗糙 度、 延展性、 填充物和风 化蚀变程度在内的发育参数； 所述地质条件背景包括但不限于： 构造类型、 地震烈度、 地下 水、 地应力和地温； 所述工程施工特 征包括但不限于： 洞轴线与主 要结构面的夹角和隧道开挖方式。 5.根据权利要求1～4中任一项所述的分级方法， 其特 征在于， 所述分级方法还 包括： 对所述围岩特 征数据进行 预处理； 按照预设的数据样本比例， 对经过预处理 的所述围岩特征数据与对应的围岩级别进行 数据集划分， 形成训练样本集、 验证样本集和测试样本集， 以利用各样本集在模 型训练过程 中对所述预设融合模型开展训练、 交叉验证以及超参数优选与质控评价。 6.根据权利要求5所述的分级方法， 其特征在于， 在对所述围岩特征数据进行预处理 的 步骤中， 包括： 对定性类型的数据进行编码来完成定量 转化； 对一维序列 数据或二维图像数据分别进行重采样处理， 使得同一维度 数据具有相同的 数据尺寸； 对同一维度不同类型的定量数据进行归一 化或标准 化处理； 对所测量的数据进行围岩属性计算。 7.根据权利要求1～6中任一项所述的分级方法， 其特 征在于， 对于离散数值类型的训练输入数据， 采用多层感知机或支持向量机来构建相应的特征 学习网络； 对于结构化的图像或 曲线类型的训练输入数据， 采用卷积神经网络来构建相应的特征 学习网络； 对于文本类型的训练输入数据， 采用循环神经网络来构建相应的特 征学习网络 。 8.根据权利要求7所述的分级方法， 其特征在于， 所述目标学习部采用全连接神经网络权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115062375 A 2来构建， 其中， 应用softmax函数来实现围岩级别的分类与输出。 9.根据权利要求1～8中任一项所述的分级方法， 其特 征在于， 基于不同隧道和不同施工阶段的推进， 扩展围岩特征数据与围岩级别数据集， 以利用 扩展后的所述围岩特 征数据与围岩级别数据集对所述围岩智能分级模型进行 更新并应用。 10.一种用于隧道围岩的分级系统， 其特 征在于， 包括： 数据集收集模块， 其配置为收集围岩特 征数据与对应的围岩级别； 智能分级模型构建模块， 其配置为构建预设融合模型， 并根据所述围岩特征数据与对 应的围岩级别对所述预设融合模型进行训练， 形成围岩智能分级模型， 所述预设融合模型 包括特征识别部和目标学习部， 所述特征识别部具有针对不同类型测量数据而分别建立的 特征学习网络； 模型应用模块， 其配置为利用所述围岩智能分级模型， 对目标围岩开展分级评价。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115062375 A 3