一种模拟岩溶地区地铁振动引发岩溶覆土塌陷的试验系统

技术领域

本发明属于地铁建设技术领域，尤其涉及一种模拟岩溶地区地铁振动引发岩溶覆土塌陷的试验系统。

背景技术

目前：国内已有较多地铁修建于浅埋岩溶发育区，列车振动不仅是岩溶覆土塌陷的致塌因素，其造成的危害也是极大的。地铁线路往往修建在建筑密集的城市繁华区域，是城市建设的重要组成部分，地铁车辆振动可能对城市浅埋岩溶产生十分严重的影响，直接影响轨道交通沿线安全。目前，对地铁振动引发岩土体变形的研究主要集中于非岩溶土体隧道，有关岩溶地铁模拟隧道的研究工作主要集中于建设期，对于浅埋岩溶覆土是否会因振动而塌陷以及潜在的塌陷模式和特征都认识不深，相关研究亟待开展。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前对于浅埋岩溶覆土是否会因振动而塌陷以及潜在的塌陷模式和特征都认识不深，相关研究亟待开展。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种模拟岩溶地区地铁振动引发岩溶覆土塌陷的试验系统。

本发明是这样实现的，一种模拟岩溶地区地铁振动引发岩溶覆土塌陷的试验系统，所述模拟岩溶地区地铁振动引发岩溶覆土塌陷的试验系统包括：

地质探测模块，与中央控制模块连接，用于通过地质探测器进行岩溶地区的地质探测，得到地质探测结果；

所述通过地质探测器进行岩溶地区的地质探测，得到地质探测结果，包括：

将遥控装置与接收装置及地质探测器依次相连；

遥控装置产生控制信号，通过蓝牙设备发送控制信号给接收装置；所述通过蓝牙设备发送控制信号给接收装置，包括：

建立终端设备与所述蓝牙设备的第一协议连接和第二协议连接；

在确定所述蓝牙设备进入唤醒识别状态时，获取控制信号，并按照预先协商的压缩倍数对所述控制信号进行压缩；

基于所述第一协议连接将压缩后的控制信号发送给所述终端设备；

基于所述第二协议连接接收所述终端设备返回的所述识别后的控制信号；

接收装置通过蓝牙设备接收遥控装置发送的控制信号，再将信号通过蓝牙设备传送给地质探测器；

地质探测器根据控制信号进行移动、旋转、探测、收集探测数据，并通过接收装置将探测数据回传到遥控装置；

地质分类模块，与中央控制模块连接，用于通过地质分类程序依据地质探测结果进行岩溶地区地质分类，得到岩溶地区不同深度对应的地质类别；

岩溶样本采集模块，与中央控制模块连接，用于通过岩溶样本采集程序进行岩溶地区的不同深度的岩溶样本的采集，得到多个岩溶样本；

岩溶样本分析模块，与中央控制模块连接，用于通过岩溶样本分析程序进行采集的岩溶地区的岩溶样本的分析，得到样本分析结果；

在对采集的岩溶地区的岩溶样本的分析时，将样本数据集中的样本归一化处理，求样本特征的协方差矩阵，选取k个最大的特征值，组成特征向量矩阵，k为大于或等于2的正整数，将样本数据投影到特征向量矩阵上，确定主成分；

所述样本分析结果包括：岩溶样本的密度以及岩溶样本的强度；根据岩溶样本的强度σ

其中n为安全系数；将获得的岩溶样本的极限应力[σ]的数值存储到存储器中；根据岩溶样本的极限应力数值，采用非线性的Logistic回归模型对岩溶样本所处的岩溶地区的脆弱性进行评价；

中央控制模块，与地质探测模块、地质分类模块、岩溶样本采集模块、岩溶样本分析模块连接，用于通过主控机对各连接模块的运行进行控制，保证各个模块正常运行。

进一步，所述模拟岩溶地区地铁振动引发岩溶覆土塌陷的试验系统还包括：

信息汇总模块，与中央控制模块连接，用于通过信息汇总程序进行岩溶地区不同深度对应的地质类别以及样本分析结果的汇总，得到岩溶地区不同深度的地质类别对应的分析结果；

地铁信息获取模块，与中央控制模块连接，用于通过地铁信息获取程序进行地铁信息的获取，得到地铁信息；

三维模型构建模块，与中央控制模块连接，用于通过三维模型构建程序进行岩溶地区的三维模型的构建，得到岩溶地区三维模型；

地铁模拟运行模块，与中央控制模块连接，用于通过地铁模拟运行程序在构建的岩溶地区三维模型中依照地铁信息进行地铁模拟运行；

数据记录与显示模块，与中央控制模块连接，用于通过数据记录程序进行地铁模拟运行数据的记录，以及通过数据显示程序进行岩溶地区三维模型与地铁模拟运行数据的显示。

进一步，所述建立终端设备与所述蓝牙设备的第一协议连接和第二协议连接，包括：通过第一协议模块建立所述终端设备与蓝牙设备的第一协议连接；以及通过第二协议模块建立所述终端设备与蓝牙设备的第二协议连接。

进一步，所述第一协议模块设置在所述蓝牙设备内设的蓝牙芯片中的串行电缆仿真协议RFCOMM层和应用Application层之间。

进一步，所述第一协议模块为私有协议RMP协议模块。

进一步，所述采用非线性的Logistic回归模型对岩溶样本所处的岩溶地区的脆弱性进行评价具体包括：

选择影响岩溶样本所处的岩溶地区岩溶塌陷的因子；

将影响因子细分为二级分类因子并附上对应指标值；

将所有图层栅格化，生成统一大小的栅格；

任意选取合适数量的样本数据，使用SPSS软件进行回归分析得到逻辑回归系数β1，…，βn和常数β0，建立回归模型；

利用回归模型绘制研究区岩溶塌陷脆弱性图。

进一步，所述按照预先协商的压缩倍数对所述控制信号进行压缩，包括：

检测所述蓝牙设备的所处环境蓝牙信道的质量和所述蓝牙芯片的信号；

根据检测到的所处环境蓝牙信道的质量和所述蓝牙芯片的信号，与所述终端设备协商压缩倍数；

按照协商的压缩倍数对所述控制信号进行压缩。

进一步，所述通过地质分类程序依据地质探测结果进行岩溶地区地质分类，包括：使用隐马尔科夫链分类器进行分类，得到岩溶地区不同深度对应的地质类别。

进一步，所述地铁信息包括：地铁车辆信息、地铁运行信息以及地铁隧道信息。

进一步，所述通过地铁信息获取程序进行地铁信息的获取，得到地铁信息，包括：

进行信息所在的数据库的确定，所述数据库包括一个或多个数据元；基于所述数据元对应的信息的提取路径，获取所述数据元对应的一个或多个地铁信息；所述地铁信息至少包括地铁名称；

基于所述地铁名称，将一个或多个所述地铁的信息按照对应的地铁名称进行关联；

基于关联的信息得到对应的结构化数据；基于所述数据元与所述地铁的信息之间的对应关系，将所述结构化数据进行转化，得到对应所述数据元中的标准数据；

基于所述地铁名称，将对应于同一所述地铁名称的各所述标准数据分别与各所述标准数据对应的各所述数据元进行关联存储。

进一步，所述通过地铁信息获取程序进行地铁信息的获取，得到地铁信息，还包括：对获取的地铁信息进行归一化处理，得到处理后的信息。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明通过地质探测实现对岩溶地区的地质分类，以及采集不同类别的地质的样本，获取的岩溶样本更具有代表性，进行岩溶地区三维模型的构建更准确；通过地铁信息的获取实现对地铁车辆信息、地铁运行信息以及地铁隧道信息的整合，便于进行岩溶地区地铁振动的模拟，模拟效果更真实，得到的岩溶覆土塌陷结果更准确。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的模拟岩溶地区地铁振动引发岩溶覆土塌陷的试验系统结构框图。

图中：1、地质探测模块；2、地质分类模块；3、岩溶样本采集模块；4、岩溶样本分析模块；5、中央控制模块；6、信息汇总模块；7、地铁信息获取模块；8、三维模型构建模块；9、地铁模拟运行模块；10、数据记录与显示模块。

图2是本发明实施例提供的模拟岩溶地区地铁振动引发岩溶覆土塌陷的试验方法流程图。

图3是本发明实施例提供的通过地质探测器进行岩溶地区的地质探测，得到地质探测结果流程图。

图4是本发明实施例提供的通过蓝牙设备发送控制信号给接收装置流程图。

图5是本发明实施例提供的按照预先协商的压缩倍数对所述控制信号进行压缩流程图。

图6是本发明实施例提供的采用非线性的Logistic回归模型对岩溶样本所处的岩溶地区的脆弱性进行评价的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种模拟岩溶地区地铁振动引发岩溶覆土塌陷的试验系统，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的模拟岩溶地区地铁振动引发岩溶覆土塌陷的试验系统包括：

地质探测模块1，与中央控制模块5连接，用于通过地质探测器进行岩溶地区的地质探测，得到地质探测结果；

地质分类模块2，与中央控制模块5连接，用于通过地质分类程序依据地质探测结果进行岩溶地区地质分类，得到岩溶地区不同深度对应的地质类别；

岩溶样本采集模块3，与中央控制模块5连接，用于通过岩溶样本采集程序进行岩溶地区的不同深度的岩溶样本的采集，得到多个岩溶样本；

岩溶样本分析模块4，与中央控制模块5连接，用于通过岩溶样本分析程序进行采集的岩溶地区的岩溶样本的分析，得到样本分析结果；

在对采集的岩溶地区的岩溶样本的分析时，将样本数据集中的样本归一化处理，求样本特征的协方差矩阵，选取k个最大的特征值，组成特征向量矩阵，k为大于或等于2的正整数，将样本数据投影到特征向量矩阵上，确定主成分；

所述样本分析结果包括：岩溶样本的密度以及岩溶样本的强度；根据岩溶样本的强度σ

其中n为安全系数；将获得的岩溶样本的极限应力[σ]的数值存储到存储器中；根据岩溶样本的极限应力数值，采用非线性的Logistic回归模型对岩溶样本所处的岩溶地区的脆弱性进行评价；

中央控制模块5，与地质探测模块1、地质分类模块2、岩溶样本采集模块3、岩溶样本分析模块4、信息汇总模块6、地铁信息获取模块7、三维模型构建模块8、地铁模拟运行模块9、数据记录与显示模块10连接，用于通过主控机对各连接模块的运行进行控制，保证各个模块正常运行；

信息汇总模块6，与中央控制模块5连接，用于通过信息汇总程序进行岩溶地区不同深度对应的地质类别以及样本分析结果的汇总，得到岩溶地区不同深度的地质类别对应的分析结果；

地铁信息获取模块7，与中央控制模块5连接，用于通过地铁信息获取程序进行地铁信息的获取，得到地铁信息；

三维模型构建模块8，与中央控制模块5连接，用于通过三维模型构建程序进行岩溶地区的三维模型的构建，得到岩溶地区三维模型；

地铁模拟运行模块9，与中央控制模块5连接，用于通过地铁模拟运行程序在构建的岩溶地区三维模型中依照地铁信息进行地铁模拟运行；

数据记录与显示模块10，与中央控制模块5连接，用于通过数据记录程序进行地铁模拟运行数据的记录，以及通过数据显示程序进行岩溶地区三维模型与地铁模拟运行数据的显示。

如图2所示，本发明实施例提供的模拟岩溶地区地铁振动引发岩溶覆土塌陷的试验方法包括：

S101，通过地质探测模块利用地质探测器进行岩溶地区的地质探测，得到地质探测结果；通过地质分类模块利用地质分类程序依据地质探测结果进行岩溶地区地质分类，得到岩溶地区不同深度对应的地质类别；

S102，通过岩溶样本采集模块利用岩溶样本采集程序进行岩溶地区的不同深度的岩溶样本的采集，得到多个岩溶样本；通过岩溶样本分析模块利用岩溶样本分析程序进行采集的岩溶地区的岩溶样本的分析，得到样本分析结果；

S103，通过中央控制模块利用主控机对各连接模块的运行进行控制，保证各个模块正常运行；

S104，通过信息汇总模块利用信息汇总程序进行岩溶地区不同深度对应的地质类别以及样本分析结果的汇总，得到岩溶地区不同深度的地质类别对应的分析结果；

S105，通过地铁信息获取模块利用地铁信息获取程序进行地铁信息的获取，得到地铁信息；通过三维模型构建模块利用三维模型构建程序进行岩溶地区的三维模型的构建，得到岩溶地区三维模型；

S106，通过地铁模拟运行模块利用地铁模拟运行程序在构建的岩溶地区三维模型中依照地铁信息进行地铁模拟运行；通过数据记录与显示模块利用数据记录程序进行地铁模拟运行数据的记录，以及通过数据显示程序进行岩溶地区三维模型与地铁模拟运行数据的显示。

如图3所示，本发明实施例提供的通过地质探测器进行岩溶地区的地质探测，得到地质探测结果，包括：

S201，将遥控装置与接收装置及地质探测器依次相连；

S202，遥控装置产生控制信号，通过蓝牙设备发送控制信号给接收装置；

S203，接收装置通过蓝牙设备接收遥控装置发送的控制信号，再将信号通过蓝牙设备传送给地质探测器；

S204，地质探测器根据控制信号进行移动、旋转、探测、收集探测数据，并通过接收装置将探测数据回传到遥控装置。

如图4所示，本发明实施例提供的通过蓝牙设备发送控制信号给接收装置，包括：

S301，建立终端设备与所述蓝牙设备的第一协议连接和第二协议连接；

S302，在确定所述蓝牙设备进入唤醒识别状态时，获取控制信号，并按照预先协商的压缩倍数对所述控制信号进行压缩；

S303，基于所述第一协议连接将压缩后的控制信号发送给所述终端设备；

S304，基于所述第二协议连接接收所述终端设备返回的所述识别后的控制信号。

本发明实施例提供的建立终端设备与所述蓝牙设备的第一协议连接和第二协议连接，包括：通过第一协议模块建立所述终端设备与蓝牙设备的第一协议连接；以及通过第二协议模块建立所述终端设备与蓝牙设备的第二协议连接。

本发明实施例提供的第一协议模块设置在所述蓝牙设备内设的蓝牙芯片中的串行电缆仿真协议RFCOMM层和应用Application层之间。

本发明实施例提供的第一协议模块为私有协议RMP协议模块。

如图5所示，本发明实施例提供的按照预先协商的压缩倍数对所述控制信号进行压缩，包括：

S401，检测所述蓝牙设备的所处环境蓝牙信道的质量和所述蓝牙芯片的信号；

S402，根据检测到的所处环境蓝牙信道的质量和所述蓝牙芯片的信号，与所述终端设备协商压缩倍数；

S403，按照协商的压缩倍数对所述控制信号进行压缩。

本发明实施例提供的通过地质分类程序依据地质探测结果进行岩溶地区地质分类，包括：使用隐马尔科夫链分类器进行分类，得到岩溶地区不同深度对应的地质类别。

本发明实施例提供的地铁信息包括：地铁车辆信息、地铁运行信息以及地铁隧道信息。

本发明实施例提供的通过地铁信息获取程序进行地铁信息的获取，得到地铁信息，包括：

进行信息所在的数据库的确定，所述数据库包括一个或多个数据元；基于所述数据元对应的信息的提取路径，获取所述数据元对应的一个或多个地铁信息；所述地铁信息至少包括地铁名称；

基于所述地铁名称，将一个或多个所述地铁的信息按照对应的地铁名称进行关联；

基于关联的信息得到对应的结构化数据；基于所述数据元与所述地铁的信息之间的对应关系，将所述结构化数据进行转化，得到对应所述数据元中的标准数据；

基于所述地铁名称，将对应于同一所述地铁名称的各所述标准数据分别与各所述标准数据对应的各所述数据元进行关联存储。

本发明实施例提供的本发明实施例提供的通过地铁信息获取程序进行地铁信息的获取，得到地铁信息，还包括：对获取的地铁信息进行归一化处理，得到处理后的信息。

如图6所示，所述采用非线性的Logistic回归模型对岩溶样本所处的岩溶地区的脆弱性进行评价具体包括：

S501，选择影响岩溶样本所处的岩溶地区岩溶塌陷的因子；

S502，将影响因子细分为二级分类因子并附上对应指标值；

S503，将所有图层栅格化，生成统一大小的栅格；

S504，任意选取合适数量的样本数据，使用SPSS软件进行回归分析得到逻辑回归系数β1，…，βn和常数β0，建立回归模型；

S505，利用回归模型绘制研究区岩溶塌陷脆弱性图。

以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。