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龙图腾网获悉中南大学;中国国家铁路集团有限公司;中国铁道科学研究院集团有限公司申请的专利一种隧道围岩塌方预测与识别方法及介质获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118916957B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-23发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410951863.0，技术领域涉及：G06F30/13；该发明授权一种隧道围岩塌方预测与识别方法及介质是由邱实;肖淳钟;沈东升;李平;梁策;王劲;王卫东;汪思成;彭俊;王李昌设计研发完成，并于2024-07-16向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种隧道围岩塌方预测与识别方法及介质在说明书摘要公布了：本公开实施例中提供了一种隧道围岩塌方预测与识别方法及介质，属于数据处理技术领域，具体包括：获取目标隧道区间内围岩的实测点云数据；根据真实围岩轮廓曲面和标准围岩轮廓曲面计算目标隧道区间内每个基本单元的N个偏移值；根据每个偏移值计算基本单元对应的N个形变值；基于参考时间序列，采用灰色预测法预测基本单元在N+1次的预测形变值；基于预测形变值，根据摩尔‑库伦准则反演基本单元的应力值；结合围岩的材料强度理论建立围岩基本单元稳定状态综合评价模型，对每个基本单元的稳定性进行评估；对所有基本单元进行上述步骤，得到目标隧道区间围岩稳定性风险评级结果。通过本公开的方案，提高了评估效率、精准度和适应性。

本发明授权一种隧道围岩塌方预测与识别方法及介质在权利要求书中公布了：1.一种隧道围岩塌方预测与识别方法，其特征在于，包括： 步骤1，以预设频率在预设时间段内扫描N次，获取目标隧道区间内围岩的实测点云数据，构建真实围岩轮廓曲面； 步骤2，根据真实围岩轮廓曲面和设计点云数据构建的标准围岩轮廓曲面计算目标隧道区间内每个基本单元的N个偏移值； 步骤3，根据每个偏移值计算基本单元对应的N个形变值； 步骤4，根据N个形变值得到各个基本单元的N-1组的参考时间序列，基于参考时间序列，采用灰色预测法预测基本单元在N+1次的预测形变值； 所述步骤4具体包括： 步骤4.1，将参考时间序列进行一次累加并基于此生成均值序列z1＝z12,z13,…,z1n，其中z1k＝0.5x1k+0.5x1k-1，式中k＝2,3,…,n； 步骤4.2，采用灰色预测法建立灰色预测模型GK1,N,P，其中，1代表累加级数1次，N代表所建立的灰色微分方程是N次微分方程，P代表其中的冥次函数控制主参数为P，基于均值序列得到灰色预测模型的时间序列函数，并根据时间序列函数得到响应预测函数，其中，所述时间序列函数的表达式为 其中，x1 0为时序数据，xi 0为第i个时序数据，z1 1为与x1 0对应的均值序列值，τ为时间延迟参数，k为时序数据的长度，p,γi,β为待优化参数，a,bi,c,d为系数参数； 所述响应预测函数的表达式为 其中，[pk-τ]β为响应增减量； 步骤4.3，构建求解待优化参数p与γ对应的矩阵方程： P＝BTB-1BTY 其中：P＝a,b2,b3,…,bn,c,d； 步骤4.4，基于粒子群算法建立目标函数，寻找待优化参数p与γ的最优解其中，所述目标函数的表达式为 步骤4.5，将矩阵方程P与最优解代入响应预测函数，计算N+1次的预测形变值； 步骤5，基于预测形变值，根据摩尔-库伦准则反演基本单元的应力值； 所述步骤5具体包括： 步骤5.1，根据莫尔-库伦准则反演基本单元的应力值，由围岩的三向应力知： 其中，c为围岩的内凝聚力，为围岩的摩擦角，对于圆形洞室而言径向应力σr对应小主应力σ3，环向应力σθ对应大主应力σ1； 步骤5.2，计算围岩的实时应变，取围岩的径向厚度为D，基于N+1次的预测形变值sin+1,计算该时刻围岩的应变为： 步骤5.3，计算N+1次扫描时岩石基本单元的环向应力，根据岩石的本构关系：σ＝ε·E，式中，E为岩石的弹性模量，进一步求解出围岩的径向应力σr,in+1＝εin+1·E，式中，σr,in+1表示第i个基本单元第n+1刻的径向应力，由σθ与σr之间的关系，求解出该基本单元第n+1次的环向应力σθ,in+1； 步骤6，基于预测形变值和应力值，结合围岩的材料强度理论建立围岩基本单元稳定状态综合评价模型，对每个基本单元的稳定性进行评估； 所述步骤6具体包括： 步骤6.1，定义评价对象为各基本单元； 步骤6.2，结合围岩的材料强度理论定义多个评价指标，据此形成指标体系，其中，所述评价指标包括围岩应变的平均变化率、围岩应变的瞬时变化率与平均变化率相对差、围岩的自稳定系数和围岩的抵抗系数； 步骤6.3，根据先验知识确定指标体系对应的指标权重； 步骤6.4，构建评价对象的评价集，结合规范及现场围岩力学试验，确定各评价指标对应各评价状态的临界值，记为临界矩阵 其中，所述评价集为V＝{较稳定，一般稳定，较不稳定，极不稳定}； 步骤6.5，基于指派法和临界矩阵计算评价对象的评价指标数据隶属度，并据此构建隶属度矩阵； 步骤6.6，根据隶属度矩阵计算评价对象的评判矩阵，据此对围岩的稳定性进行评估； 所述步骤6.5具体包括： 步骤6.5.1，将较稳定状态定义为极小型，则指标X1相对于较稳定状态的隶属度计算原则按下式计算： 步骤6.5.2，将一般稳定状态定义为中间型，则指标X1相较于一般稳定状态的隶属度计算原则按下式计算： 步骤6.5.3，将较不稳定状态定义为中间型，则指标X1相较于较不稳定状态的隶属度计算原则按下式计算： 步骤6.5.4，将极不稳定状态定义为极大型，则指标X1相较于极不稳定状态的隶属度计算原则按下式计算： 步骤6.5.5，构建评价对象的隶属度矩阵 所述步骤6.6具体包括： 根据隶属度矩阵计算得到评判矩阵为 B＝ω·M＝[b1,b2,b3,b4] 其中，ω表示权重系数矩阵； 按照最大隶属度原则，以B中的最大值所对应的状态作为基本单元的预测状态； 步骤7，对目标隧道区间的所有基本单元进行步骤3至步骤6，得到目标隧道区间围岩稳定性的风险评级结果。

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