本發(fā)明涉及地下工程注漿，特別是涉及基于數(shù)字孿生的地下工程注漿控災(zāi)實(shí)時(shí)管控方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、本部分的陳述僅僅是提到了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)，并不必然構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

2、隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，地下空間的開(kāi)發(fā)利用日益增強(qiáng)。相較于地上空間而言，在地下空間開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中常面臨不同類型的地質(zhì)災(zāi)害，包括突涌水、坍塌、有害氣體等，對(duì)地下工程建設(shè)具有極強(qiáng)的控制性和危害性，在施工階段造成較大的經(jīng)濟(jì)損失、不良的環(huán)境和社會(huì)影響，且防控難度大，在運(yùn)營(yíng)階段同樣存在重大安全隱患。注漿作為各類地質(zhì)災(zāi)害最常用的防控方法，能夠有效的進(jìn)行突涌水封堵、巖層加固及災(zāi)害防治處置。而地下工程巖體介質(zhì)的復(fù)雜性導(dǎo)致注漿過(guò)程極具隱蔽性，無(wú)法直觀判定其漿液擴(kuò)散具體過(guò)程及注漿過(guò)程中各參數(shù)的變化，對(duì)于地下工程建設(shè)中地質(zhì)災(zāi)害的的注漿治理難以進(jìn)行科學(xué)量化指導(dǎo)。

3、注漿過(guò)程是復(fù)雜的多相流和相變過(guò)程，現(xiàn)有研究手段初步實(shí)現(xiàn)了對(duì)地下工程注漿過(guò)程中部分?jǐn)?shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和分析，但仍然缺乏對(duì)于復(fù)雜地質(zhì)條件下注漿過(guò)程的監(jiān)測(cè)和可視化，且現(xiàn)有研究對(duì)于注漿控災(zāi)效果分析存在預(yù)測(cè)精度偏低、對(duì)各指標(biāo)的劃分和融合不清晰、未建立完整的注漿全過(guò)程綜合體系，無(wú)法更加科學(xué)、合理和高效的進(jìn)行地下工程注漿控災(zāi)的實(shí)時(shí)管控。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了基于數(shù)字孿生的地下工程注漿控災(zāi)實(shí)時(shí)管控方法及系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)注漿全過(guò)程的監(jiān)測(cè)與可視化，實(shí)現(xiàn)對(duì)地下工程災(zāi)害的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)并進(jìn)行注漿控災(zāi)及監(jiān)測(cè)方案的實(shí)時(shí)優(yōu)化。

2、一方面，提供了基于數(shù)字孿生的地下工程注漿控災(zāi)實(shí)時(shí)管控方法，包括：

3、構(gòu)建注漿工程數(shù)據(jù)庫(kù)；基于注漿工程數(shù)據(jù)庫(kù)，建立地下工程災(zāi)害預(yù)測(cè)模型；

4、基于注漿工程數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)建注漿控災(zāi)方案優(yōu)化模型；

5、建立注漿控災(zāi)監(jiān)測(cè)模型；

6、基于地下工程災(zāi)害預(yù)測(cè)模型、注漿控災(zāi)方案優(yōu)化模型和注漿控災(zāi)監(jiān)測(cè)模型，建立地下工程災(zāi)害注漿防控的數(shù)字孿生模型；

7、將實(shí)際地下工程前期數(shù)據(jù)，輸入到地下工程災(zāi)害注漿防控的數(shù)字孿生模型中，輸出預(yù)測(cè)的災(zāi)害類型和災(zāi)害程度，輸出優(yōu)化后的注漿方案，對(duì)注漿控災(zāi)過(guò)程進(jìn)行可視化。

8、另一方面，提供了基于數(shù)字孿生的地下工程注漿控災(zāi)實(shí)時(shí)管控系統(tǒng)，包括：

9、第一建立模塊，其被配置為：構(gòu)建注漿工程數(shù)據(jù)庫(kù)；基于注漿工程數(shù)據(jù)庫(kù)，建立地下工程災(zāi)害預(yù)測(cè)模型；

10、第二建立模塊，其被配置為：基于注漿工程數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)建注漿控災(zāi)方案優(yōu)化模型；

11、第三建立模塊，其被配置為：建立注漿控災(zāi)監(jiān)測(cè)模型；

12、第四建立模塊，其被配置為：基于地下工程災(zāi)害預(yù)測(cè)模型、注漿控災(zāi)方案優(yōu)化模型和注漿控災(zāi)監(jiān)測(cè)模型，建立地下工程災(zāi)害注漿防控的數(shù)字孿生模型；

13、輸出模塊，其被配置為：將實(shí)際地下工程前期數(shù)據(jù)，輸入到地下工程災(zāi)害注漿防控的數(shù)字孿生模型中，輸出預(yù)測(cè)的災(zāi)害類型和災(zāi)害程度，輸出優(yōu)化后的注漿方案，對(duì)注漿控災(zāi)過(guò)程進(jìn)行可視化。

14、上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：

15、建立注漿控災(zāi)工程數(shù)據(jù)庫(kù)并進(jìn)行各類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化統(tǒng)一處理，劃分地質(zhì)單元體表征地質(zhì)數(shù)據(jù)并賦予災(zāi)害屬性值構(gòu)建三維地質(zhì)模型，確定不同分?jǐn)?shù)值對(duì)應(yīng)災(zāi)害影響程度，進(jìn)行地下工程災(zāi)害類型和程度預(yù)測(cè)，建立地下工程災(zāi)害預(yù)測(cè)模型。

16、在地下工程災(zāi)害預(yù)測(cè)基礎(chǔ)上，得出注漿屬性值加分準(zhǔn)則，對(duì)同時(shí)考慮最優(yōu)的注漿控災(zāi)效果、最低的注漿施工成本、最有效率的施工工藝等進(jìn)行多目標(biāo)注漿施工方案的最優(yōu)化求解，將數(shù)值模擬與實(shí)際注漿工程數(shù)據(jù)采取互補(bǔ)型數(shù)據(jù)融合方法獲得更完整的全局注漿漿液流動(dòng)情況，在時(shí)空維度上概化注漿漿液的擴(kuò)散，建立注漿控災(zāi)優(yōu)化模型。在屬性值化災(zāi)害預(yù)測(cè)和注漿方案優(yōu)化基礎(chǔ)上，進(jìn)行注漿控災(zāi)監(jiān)測(cè)方案優(yōu)化選取，建立注漿控災(zāi)監(jiān)測(cè)模型。

17、基于地下工程災(zāi)害預(yù)測(cè)模型、注漿控災(zāi)方案優(yōu)化模型和注漿控災(zāi)監(jiān)測(cè)模型建立地下工程災(zāi)害注漿防控的數(shù)字孿生系統(tǒng)，通過(guò)輸入實(shí)際地下工程前期數(shù)據(jù)進(jìn)行災(zāi)害屬性值計(jì)算預(yù)測(cè)發(fā)生災(zāi)害類型及其程度，進(jìn)行注漿方案的優(yōu)化選取并對(duì)注漿控災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化布置。考慮時(shí)空維度基礎(chǔ)上，設(shè)置注漿控災(zāi)過(guò)程的數(shù)據(jù)更新周期，實(shí)時(shí)反饋現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整數(shù)字孿生系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)并重新進(jìn)行注漿方案和監(jiān)測(cè)方案的優(yōu)化選取，進(jìn)行注漿施工安全實(shí)時(shí)預(yù)警和應(yīng)急管理。

技術(shù)特征：

1.基于數(shù)字孿生的地下工程注漿控災(zāi)實(shí)時(shí)管控方法，其特征是，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字孿生的地下工程注漿控災(zāi)實(shí)時(shí)管控方法，其特征是，基于注漿工程數(shù)據(jù)庫(kù)，建立地下工程災(zāi)害預(yù)測(cè)模型，還包括：

3.如權(quán)利要求2所述的基于數(shù)字孿生的地下工程注漿控災(zāi)實(shí)時(shí)管控方法，其特征是，基于注漿工程數(shù)據(jù)庫(kù)，將地質(zhì)體劃分為若干個(gè)空間單元體，每個(gè)空間單元體為設(shè)定尺寸的正方體，每個(gè)正方體的中心點(diǎn)，采用三維坐標(biāo)加災(zāi)害屬性值的方式進(jìn)行命名，得到地下工程災(zāi)害預(yù)測(cè)模型，包括：

4.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字孿生的地下工程注漿控災(zāi)實(shí)時(shí)管控方法，其特征是，基于注漿工程數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)建注漿控災(zāi)方案優(yōu)化模型，具體包括：

5.如權(quán)利要求4所述的基于數(shù)字孿生的地下工程注漿控災(zāi)實(shí)時(shí)管控方法，其特征是，對(duì)注漿工程數(shù)據(jù)庫(kù)中注漿方案的各個(gè)參數(shù)，對(duì)地下工程災(zāi)害的控制進(jìn)行評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)，得到注漿屬性值，具體包括：

6.如權(quán)利要求4所述的基于數(shù)字孿生的地下工程注漿控災(zāi)實(shí)時(shí)管控方法，其特征是，基于注漿屬性值，對(duì)同時(shí)考慮最優(yōu)的注漿控災(zāi)效果、最低的注漿施工成本、最有效率的施工工藝進(jìn)行多目標(biāo)注漿施工方案的最優(yōu)化求解，具體包括：

7.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字孿生的地下工程注漿控災(zāi)實(shí)時(shí)管控方法，其特征是，注漿控災(zāi)監(jiān)測(cè)模型，用于：

8.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字孿生的地下工程注漿控災(zāi)實(shí)時(shí)管控方法，其特征是，將實(shí)際地下工程前期數(shù)據(jù)，輸入到地下工程災(zāi)害注漿防控的數(shù)字孿生模型中，輸出預(yù)測(cè)的災(zāi)害類型和災(zāi)害程度，輸出優(yōu)化后的注漿方案，對(duì)注漿控災(zāi)過(guò)程進(jìn)行可視化，具體包括：

9.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字孿生的地下工程注漿控災(zāi)實(shí)時(shí)管控方法，其特征是，所述方法還包括：

10.基于數(shù)字孿生的地下工程注漿控災(zāi)實(shí)時(shí)管控系統(tǒng)，其特征是，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及地下工程注漿技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及基于數(shù)字孿生的地下工程注漿控災(zāi)實(shí)時(shí)管控方法及系統(tǒng)，包括：構(gòu)建注漿工程數(shù)據(jù)庫(kù)；基于注漿工程數(shù)據(jù)庫(kù)，建立地下工程災(zāi)害預(yù)測(cè)模型；基于注漿工程數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)建注漿控災(zāi)方案優(yōu)化模型；建立注漿控災(zāi)監(jiān)測(cè)模型；基于地下工程災(zāi)害預(yù)測(cè)模型、注漿控災(zāi)方案優(yōu)化模型和注漿控災(zāi)監(jiān)測(cè)模型，建立地下工程災(zāi)害注漿防控的數(shù)字孿生模型；將實(shí)際地下工程前期數(shù)據(jù)，輸入到地下工程災(zāi)害注漿防控的數(shù)字孿生模型中，輸出預(yù)測(cè)的災(zāi)害類型和災(zāi)害程度，輸出優(yōu)化后的注漿方案，對(duì)注漿控災(zāi)過(guò)程進(jìn)行可視化。實(shí)現(xiàn)注漿全過(guò)程的監(jiān)測(cè)與可視化，實(shí)現(xiàn)對(duì)地下工程災(zāi)害的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)并進(jìn)行注漿控災(zāi)及監(jiān)測(cè)方案的實(shí)時(shí)優(yōu)化。

技術(shù)研發(fā)人員：潘東東,王志洋,卜澤華,張一馳,李軼惠,趙晟喆,許振浩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/26