四川高速公路建设开发集团有限公司;四川省交通建设集团有限责任公司张宗宇获国家专利权
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龙图腾网获悉四川高速公路建设开发集团有限公司;四川省交通建设集团有限责任公司申请的专利一种基于条件随机场的钻探布点动态优化方法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:CN121543178B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21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:202610070451.5,技术领域涉及:G06F30/13;该发明授权一种基于条件随机场的钻探布点动态优化方法是由张宗宇;魏群;黄兵;张志全;廖知勇;白皓;袁湘平;刘凯文;崔新壮;王飞;权晓亮;朱开宬设计研发完成,并于2026-01-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于条件随机场的钻探布点动态优化方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于条件随机场的钻探布点动态优化方法,属于土木工程勘查设计技术领域。方法首先进行网格化初始钻孔,基于采样数据生成考虑深度趋势与空间变异性的多组三维条件随机场。通过耦合施工工况有限元模拟,筛选出土体变形超限的高风险随机场集合。进而计算场内参数相似性,智能识别对降低模型不确定性最有效的关键区域作为补充钻探靶区。通过"布点‑模拟‑识别‑优化"的闭环反馈,直至高风险场景完全消除或确认高风险存在。本发明实现了从经验驱动到模型驱动的转变,显著提升布点科学性;基于信息熵的补点机制,最大限度提高勘察效率与经济性,为复杂地质条件下的工程建设提供了可靠的勘察决策支持。
本发明授权一种基于条件随机场的钻探布点动态优化方法在权利要求书中公布了:1.一种基于条件随机场的钻探布点动态优化方法,其特征在于:包括以下步骤: S1:按照网格化均匀采样设置初始钻孔点,并进行钻孔采样得到采样点测试数据; S2:依据采样点测试数据,计算土体参数的变异系数与均值,以及横向与纵向变异系数,并基于条件随机场理论生成具有深度依赖的多组条件随机场; S3:引入施工开挖或修筑工况,计算在条件随机场下的土体位移状态,统计每个条件随机场下表层土体的最大变形值,将最大变形值大于工程设计值的条件随机场标记为待选样本,形成待选样本集合P; S4:计算所有待选样本间局部区域的相似性,将相似性满足相似性要求的区域标记为待补充采样点; S5:对标记的待补充采样点进行钻孔,进行补充采样及测试后,重新执行S2至S4,直至待选样本集合P为空集;或待选样本集合P不再减少,此时认为采样处地质存在风险; 所述的S2还包括以下步骤: S21:对采样点测试数据进行去噪与异常值剔除,并按地层分界线分层整编,对不同的地层分界线采用不同的分组,在后续操作时对不同的分组进行独立统计和条件随机场生成; S22:测试并计算采样点出的土体参数,并进行对数变换,对原始数据取指数,其中y为对数变换后的土体参数,为测试取得的原始数据;对于不同钻孔坐标下原始材料参数序列按照深度采用下式进行分解: ,式中分别为第i个钻孔采样点处的横轴、纵轴和竖轴坐标,为第i个钻孔采样点的材料参数,为针对所有材料参数拟合的随深度变化的趋势项,为无法拟合的误差项;采用下式对原趋势项曲线进行拟合: ,式中,为待优化参数的趋势项函数,a、b和c为不同的待优化系数;为深度方向上的第一个采样深度;为深度方向上的最后一个采样深度;为深度i上的实际观测值; 对于无法拟合的误差项,采用正态分布统计同一地层内的土体参数观测误差,并建立联合相关矩阵; S23:基于土体变异性指标,按照有限元分析的网格坐标生成多组不同的无条件平稳土体观测残差的对数正态分布随机场,其中n为预测点数;钻孔点集合记为,m为采样点数;依据下式计算已知采样点之间的协方差矩阵: ,式中为采样点之间的协方差矩阵;p,q为两个不同钻孔采样点的索引;为协方差计算函数;分别为钻孔采样点p在x、y和z方向上的坐标;分别为钻孔采样点q在x、y和z方向上的坐标; 依据下式计算预测点与采样点之间的协方差矩阵,维度为n×m: ,式中i,j分别为预测点的索引和钻孔采样点的索引;为采样点与预测点的协方差矩阵;分别为预测点i在x、y和z方向上的坐标;分别为钻孔采样点j在x、y和z方向上的坐标; S24:计算残差向量d中元素,并基于下式得到包含深度依赖的条件随机场: 式中为模拟的不同坐标下的随机场参数;为拟合的随深度增加的趋势项;分别为钻孔采样点i在x、y和z方向上的坐标; 依据下式将原始空间参数转换为对数空间参数: ,式中,为转换为对数空间下的随机场参数; 所述的S4还包括以下步骤: S41:将待选样本集合P中的条件随机场按照不同的坐标进行分组,形成不同条件随机场同一坐标下的参数矩阵集合: ,式中为第个待选样本在坐标下的参数向量;分别代表条件随机场中排列的第一个坐标到最后一个坐标;为待选样本集合P中的元素总数; S42:对集合CS中的每一个元素按照下式统计序列中参数的平均方差: ,式中为元素中参数向量的维度;为目标元素中第i个条件随机场中第k个参数的值;为目标元素中第k个参数的均值,按照下式进行计算:; S43:统计整理集合CS中所有元素的平均方差,形成集合CSS: ,式中为坐标下的平均方差; S44:对工程分析区域按照钻孔采样尺度划分网格,对于每个网格,将所有包含于网格边界下坐标对应的集合CSS中的元素按下式求和,以此度量所有条件随机场中,各网格区域内参数的相似性:; S45:对区域方差进行统计分析,按从小到大进行排列,将小于等于预设阈值的区域标记为待补充采样点。
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