技术摘要：
本发明公开了一种地下大空间关键指标阈值确定方法及系统，包括：通过数值模拟结合模型试验的方法建立多个数据样本对；构建地下大空间关键指标阈值预测模型，利用所述多个数据样本对训练所述地下大空间关键指标阈值预测模型，以建立所述地下大空间关键指标阈值预测模型  全部
背景技术：
由于地下空间工程的施工水文地质条件、本身结构和周边建筑物存在较大差异， 于是在保证安全方面并没有一个确定的标准，即现有所有规范规定的安全阈值均为一个范 围，并没有一个确定的值，如果不经过专家评审随意类比相关工程就会产生不可估计的影 响，若安全阈值取值较大，虽然能够保证工程安全，但是会造成人力物力等的浪费，且增加 施工周期，反之，若取值偏向，则直接影响工程的安全，降低工程的安全度。因此如何在施工 前确定一个合理的阈值是工程安全及成本控制的关键问题。 目前，国内比较常见的警戒值是设计文件和相关规范规定的，没有一个很好的控 制标准。如相关规范规定的浅埋暗挖地铁的地表沉降不超过30mm，但是该标准是基于无水 且地质条件较好的北京地铁施工经验而来的。对于水位较高的地区，施工降水后往往造成 的地表沉降一般会超过允许值，但对地面结构和行车也不会造成明显的影响。因此，警戒值 的设定应考虑地区、工程、工况、重要性等多种因素的影响，结合相应的经验来确定，而不是 拘泥于各地的规范规定或设计院制定的控制标准。因此，如何在保证工程安全情况下，确定 出具有针对性的合理的警戒具体值去指导施工、为施工提供预警标准，是工程中急需去解 决的工程难题。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的无法在施工前对施工中的关键指标 确定一个合理的阈值以指导施工的问题，提供一种地下大空间关键指标阈值确定方法及系 统，本专利通过引入具有自适应性、非线性和容错性强等特点且适合于处理各种非线性问 题的神经网络，构建并训练该模型，以通过该网络在施工前为施工关键指标(例如：变形、应 力、应变、沉降、以及位移等)确定一个合理阈值，由于神经网络为地下工程领域提供了完全 不同于数学建模的研究思路，它避开了复杂的本构模型，成为解决地下空间工程问题的一 种有效途径。 为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案： 一种地下大空间关键指标阈值确定方法，包括： 步骤1，建立多个数据样本对； 步骤2，基于BP神经网络构建地下大空间关键指标阈值预测模型，利用所述多个数 据样本对训练所述指标阈值网络模型，以建立所述地下大空间关键指标阈值预测模型指输 入层到输出层的非线性映射关系，并使所述地下大空间关键指标阈值预测模型满足：在输 入层有参数输入时，其输出层自动输出工程指标阈值； 步骤3，采集实际工程参数，将所述实际工程参数输入至所述指标阈值网络模型， 4 CN 111581690 A 说　明　书 2/7 页 以在施工前确定该工程对应的工程指标阈值并指导施工。 优选的，所述步骤1包括： 步骤101，采集工程中的实际工程参数，所述实际工程参数包括：地质参数粘聚力， 摩擦角，弹性模量，水位线高度，施工断面大小，施工方法，周围建筑物荷载大小，作用面积， 以及距离建筑物的距离； 步骤102，通过数值模拟的方法求取所采集的实际工况参数对应的第一工程指标 阈值； 步骤103，根据所采集的实际工程参数建立地下大空间工程模型，参考所述第一工 程指标阈值对所述地下大空间工程模型进行模型试验，以对所述第一工程指标阈值进行校 正，得到第二工程指标阈值；所述实际工程参数以及对应的第二工程指标阈值即为一对数 据样本对； 步骤104，重复步骤101～103，建立多个数据样本对。 优选的，所述步骤102包括： 步骤1021：采集实际工程参数，根据所述实际工程参数，设定初始条件和边界条 件，以建立工程参数数值分析模型； 步骤1022：加载所述工程参数数值分析模型，并对其进行有限差分或有限元计算， 得到所述工程参数数值分析模型计算结果； 步骤1023：根据所述计算结果确定工程指标阈值。 优选的，所述工程参数数值分析模型计算结果为工程参数曲线，通过监测所述工 程参数曲线的突变点或者塑性区初步确定所述第一工程指标阈值。 优选的，所述地下大空间关键指标阈值预测模型的输入参数包括：地质参数粘聚 力，摩擦角，弹性模量，水位线高度，施工断面大小，施工方法，周围建筑物荷载大小，作用面 积，以及距离建筑物的距离； 所述地下大空间关键指标阈值预测模型输出参数包括：变形阈值、应力阈值、应变 阈值、沉降阈值、以及位移阈值。 优选的，所述地下大空间关键指标阈值预测模型通过引入动量项加快网络收敛速 度： 其中：α为动量系数，η为学习率；输入层与隐藏层之间的权值为wij。 优选的，所述地下大空间关键指标阈值预测模型采用均方误差MSE函数为网络的 误差函数。 在本发明进一步的实施例中，还提供一种地下大空间关键指标阈值确定系统，包 括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可 被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少 一个处理器能够执行上述方法。 与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明通过数值模拟结合模型试验的方法 建立多个数据样本对，构建指标阈值网络模型，利用所建立的多个数据样本对指标阈值网 络模型进行训练，以通过训练完成后的指标阈值网络模型对施工前的关键指标的阈值进行 实时确定，方便高效、能够指导施工，解决工程安全及成本控制的关键问题。 5 CN 111581690 A 说　明　书 3/7 页 在指标阈值网络模型中，通过引入动量项加快网络收敛速度，这种方法所加的动 量项实际上相当于阻尼项，它减小了学习过程中的振荡趋势，从而改善了收敛性，动量法降 低了网络对于误差曲面局部细节的敏感性，有效的抑制了网络陷入局部极小。 附图说明： 图1为本发明示例性实施例的本发明示例性实施例的地下大空间关键指标阈值确 定方法流程图。 图2为本发明示例性实施例的数值模拟求取指标阈值方法流程图。 图3为本发明示例性实施例的地下大空间关键指标阈值预测模型网络结构拓扑 图。 图4为本发明示例性实施例的地下大空间关键指标阈值预测模型网络训练方法流 程图。 图5为本发明示例性实施例的本发明示例性实施例的地下大空间关键指标阈值确 定系统结构图。