(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 202111544879.2 (22)申请日 2021.12.16 (71)申请人 山东大学 地址 250061 山东省济南市历下区经十路 17923号 (72)发明人 许振浩　亢金涛　王朝阳　马文　 谢辉辉　余腾飞　王文扬　林鹏　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 张勇 (51)Int.Cl. E21D 9/11(2006.01) E21F 17/18(2006.01) E21B 47/00(2012.01) E21B 49/00(2006.01)G06N 20/00(2019.01) (54)发明名称 基于随钻测试的TBM穿越不良地质智能掘进 系统与方法 (57)摘要 本公开提供了一种基于随钻测试的TBM穿越 不良地质智 能掘进系统与方法， 包括： 预先进行 超前钻探， 同步获取钻进 过程中的围岩物性参数 及地化特征参数； 基于预先训练的地质识别模型 以及围岩物 性参数和地化特征参数， 获得掘进路 线上的地质 识别结果； 掘进过程中， 基于预先获 得的钻进参数以及预先训练的钻进参数与掘进 参数映射关系模型， 获得不良地质段的掘进参 数； 判断所述掘进参数是否处于预设掘进参数范 围内， 若是， 则对TBM掘进参数进行实时调整， 并 继续掘进； 若否， 则停机进行超前支护预处理。 所 述方案利用在不良地质区获得的钻进参数， 实现 对TBM掘进参数先行调整和预测指导， 避免因不 良地质区围岩的性质突变， 导致出现决策失误造 成卡机等问题。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 114439500 A 2022.05.06 CN 114439500 A 1.基于随钻测试的TBM穿越不良地质智能掘进方法， 其特 征在于， 包括： 预先进行超前钻探， 同步获取钻进过程中的围岩物性 参数及地 化特征参数； 基于预先训练的地质识别模型以及围岩物性参数和地化特征参数， 获得掘进路线上的 地质识别结果； 掘进过程中， 基于预先获得的钻进参数以及预先训练的钻进参数与掘进参数映射关系 模型， 获得不良地质段的掘进参数； 判断所述掘进参数是否处于预设掘进参数范围内， 若是， 则对TBM掘进参数进行实时调 整， 并继续掘进； 若否， 则停机进行超前支护预处 理。 2.如权利要求1所述的基于随钻测试的TBM穿越不良地质智能掘进方法， 其特征在于， 所述地质识别模型采用深度学习模型， 其训练过程具体为： 基于历史数据构建训练集， 所述训练集中的样本包括围岩物性参数、 地化特征参数及 其对应的地质识别结果； 基于构建的训练集， 对所述深度学习模型进行训练， 获得训练好的地质识别模型。 3.如权利要求1所述的基于随钻测试的TBM穿越不良地质智能掘进方法， 其特征在于， 所述钻进参数与掘进参数映射关系模型采用深度学习模型， 其训练过程为： 基于历史数据 中正常围岩段的钻进参数及其对应的TBM掘进参数构建训练集； 基于所述训练集对所述深 度学习模型进行训练， 获得训练好的映射关系模型。 4.如权利要求1所述的基于随钻测试的TBM穿越不良地质智能掘进方法， 其特征在于， 所述钻进参数包括但不限于钻进压力、 钻进速率、 转速以及钻进扭矩。 5.如权利要求1所述的基于随钻测试的TBM穿越不良地质智能掘进方法， 其特征在于， 所述TBM掘进参数包括但不限于推力、 推进速度、 转速以及扭矩。 6.如权利要求1所述的基于随钻测试的TBM穿越不良地质智能掘进方法， 其特征在于， 所述围岩物性参数 的获取， 具体为： 基于历史数据中钻进参数与围岩物性参数 的样本数据 库， 构建钻进参数与围岩物性参数间的映射关系； 基于所述映射关系， 获取钻进参数对应的 围岩物性 参数。 7.如权利要求1所述的基于随钻测试的TBM穿越不良地质智能掘进方法， 其特征在于， 所述地化特征参数的获取， 具体为： 获取超前钻进过程中的岩渣和冲洗液， 并基于原位快速 测试获取隧道围岩及不良地质的地 化特征参数。 8.基于随钻测试的TBM穿越不良地质智能掘进系统， 其特 征在于， 包括： 超前钻探模块， 其用于预先进行超前钻探， 同步获取钻进过程中的围岩物性参数及地 化特征参数； 地质识别模块， 其用于基于预先训练 的地质识别模型以及围岩物性参数和地化特征参 数， 获得掘进路线上的地质识别结果； 掘进参数预测模块， 其用于掘进过程中， 基于预先获得的钻进参数以及预先训练的钻 进参数与掘进参数映射关系模型， 获得不良地质段的掘进参数； 智能决策模块， 其用于判断所述掘进参数是否处于预设掘进参数范围内， 若是， 则对 TBM掘进参数进行实时调整， 并继续掘进； 若否， 则停机进行超前支护预处 理。 9.一种计算机可读存储介质， 其中存储有多条指令， 其特征在于， 所述指令适于由终端 设备的处理器加载并执行如权利要求1 ‑7任一项所述的基于随钻测试的TBM穿越不良地质权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114439500 A 2智能掘进方法的部分或全部步骤。 10.一种终端设备， 包括处理器和计算机可读存储介质， 处理器用于实现各指令； 计算 机可读存储介质用于存储多条指令， 其特征在于， 所述指令适于由处理器加载并执行如权 利要求1‑7任一项所述的基于随钻测试的TBM穿越不良地质智能掘进方法 的部分或全部步 骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114439500 A 3