基于多元采样属性分析的岩土取样布局和数据分析系统技术方案

本发明专利技术提出基于多元采样属性分析的岩土取样布局系统，包括动力锥贯入仪、多元采样数据估计引擎、动力锥贯入仪控制装置及静力触探仪，动力锥贯入仪对预定岩土目标区域进行贯入采样，所述光纤传感器将每次贯入采样获取的数据发送给数据处理引擎；所述静力触探仪生成反馈信号给所述动力锥贯入仪控制装置，或者启动所述静力触探仪采样获取静力采样数据；多元采样数据估计引擎连接所述数据处理引擎，基于所述静力采样数据和所述贯入采样数据进行多元数据估计，得到所述预定岩土目标区域范围内的潜在推荐采样点。利用本发明专利技术的技术方案，可以使得岩土取样数据更有代表性。

【技术实现步骤摘要】
基于多元采样属性分析的岩土取样布局和数据分析系统
本专利技术属于岩土取样
，尤其涉及基于多元采样属性分析的岩土取样布局和数据分析系统。
技术介绍
由于岩土工程参数与复杂多变的自然条件密切联系，确定岩土工程参数与合理设计往往成为工程建设的难点，是保证工程质量、缩短工程周期、降低工程造价、提高工程经济效益和社会效益的关键技术之一。钻孔取样、室内试验会造成土样扰动，试验结果难以反映地基岩土的真实状况，原位测试技术是在天然位置对岩土工程性能进行测试的一种技术，它勿需取样，简便快捷，是准确获得土性参数的有效方法。静力触探技术(ConePenetrationTest,CPT)是岩土工程原位测试的主要技术之一，具有快速便捷、不需取样、数据量大、测试可靠等优点，尤其适用于高速公路、铁路这种线形分布、范围宽广的大型工程。然而，静力触探技术(ConePenetrationTest,CPT)所述的“无需取样”通常是指取样点已经确定的情况，即目标点或者目标范围已经确定。但是，在实际情况下，如何准确确定岩土取样范围、乃至取样范围内如何布设目标点，却是一个先要解决的技术问题。经检索，中国专利技术专利申请CN201910754117提出一种基于图像识别的岩土芯样信息编录系统，包括：储存箱，储存岩土芯样；图像获取设备，获取岩土芯样排列于储存箱的图像；第一图像识别模块，通过图像比对识别图像中每层岩土性状；定名确定模块，根据每层岩土性状确定岩土芯样的定名；数据存储模块，形成岩土芯样的电子编录表。原位数据录入模块，存储录入原位测试数据；现场数据录入模块，录入钻孔信息；室内检测结果录入模块，录入室内检测结果数据；成果审核评价模块，生成经人工审核校正的岩土柱状图和地质剖面图；勘察地质数据模块，具有权限管理、数据录入和数据查询功能。该信息编录系统能够有效提升岩土芯样性状信息识别的准确性、可靠性、以及信息编录效率。然后，未见有关于岩土取样的采样点确定以及采样工具使用的现有技术，使得如何实现有效的岩土取样以及获得有代表性的取样数据，成为亟待解决的技术问题之一。
技术实现思路
为此，本专利技术提出基于多元采样属性分析的岩土取样布局系统，包括动力锥贯入仪、多元采样数据估计引擎、动力锥贯入仪控制装置及静力触探仪，动力锥贯入仪对预定岩土目标区域进行贯入采样，所述光纤传感器将每次贯入采样获取的数据发送给数据处理引擎；所述静力触探仪生成反馈信号给所述动力锥贯入仪控制装置，或者启动所述静力触探仪采样获取静力采样数据；多元采样数据估计引擎连接所述数据处理引擎，基于所述静力采样数据和所述贯入采样数据进行多元数据估计，得到所述预定岩土目标区域范围内的潜在推荐采样点。利用本专利技术的技术方案，可以使得岩土取样数据更有代表性。在本专利技术的第一个方面，提供一种基于多元采样属性分析的岩土取样布局系统，所述岩土取样布局系统包括动力锥贯入仪、动力锥贯入仪控制装置及静力触探仪。所述动力锥贯入仪包括自重力落锤、贯入杆、光纤传感器以及贯入圆锥头；所述静力触探仪包含数据处理引擎；所述动力锥贯入仪在所述动力锥贯入仪控制装置的控制下对预定岩土目标区域进行贯入采样，所述光纤传感器将每次贯入采样获取的数据发送给所述数据处理引擎；所述静力触探仪基于所述数据处理引擎的采样数据分析结果，生成反馈信号给所述动力锥贯入仪控制装置，或者启动所述静力触探仪对所述预定岩土目标区域进行采样获取静力采样数据；所述岩土取样布局系统还包括多元采样数据估计引擎，所述多元采样数据估计引擎连接所述数据处理引擎，基于所述静力采样数据和所述贯入采样数据进行多元数据估计，得到所述预定岩土目标区域范围内的潜在推荐采样点。所述静力触探仪基于所述数据处理引擎的采样数据分析结果，生成反馈信号给所述动力锥贯入仪控制装置，或者启动所述静力触探仪对所述预定岩土目标区域进行采样获取静力采样数据，具体包括：若所述贯入深度数据持续低于第二阈值，则启动所述静力触探仪对所述预定岩土目标区域进行采样获取静力采样数据。若所述数据存储装置获取的所述贯入深度数据持续增大，则在所述贯入深度数据大于第二阈值之后，生成反馈信号给所述动力锥贯入仪控制装置，改变所述动力锥贯入仪的贯入位置。在本专利技术的第二个方面，提供一种基于多元采样属性分析的岩土取样数据分析系统，所述数据分析系统连接前述述的岩土取样布局系统，并获取所述静力采样数据和所述贯入采样数据进行所述多元数据估计。具体来说，所述多元数据估计包括如下步骤：（1）通过Un-SGES算法对不同尺度的数据进行降维，使其归一化为同一尺度；（2）通过降维混合重启样方法对所述归一化后的多元数据进行重取样，获取重取样数据集；（3）利用同位多相协同克里金方法进行插值计算，获得所述预定岩土目标区域范围所有待估计点。其中，通过非线性降维IsomaP方法进行所述重取样。本专利技术的进一步优点将结合说明书附图在具体实施例部分进一步详细体现。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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是本专利技术一个实施例的基于多元采样属性分析的岩土取样布局系统的主体架构图；图2是图1所述系统进行贯入采样的模块示意图；图3是图1所述系统中所述静力触探仪的反馈控制的模块连接示意图；图4是利用图1所述系统实现的多元采样属性分析方法的流程图。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对专利技术做出进一步的描述。图1是本专利技术一个实施例的基于多元采样属性分析的岩土取样布局系统的主体架构图。图1中，所述岩土取样布局系统包括动力锥贯入仪、动力锥贯入仪控制装置、静力触探仪、多元采样数据估计引擎。所述静力触探仪包含数据处理引擎。在图1中，所述静力触探仪可以基于所述数据处理引擎的采样数据分析结果，生成反馈信号给所述动力锥贯入仪控制装置。本实施例所使用的重采样静力触探仪，是可有效定出土名，量测土体剖面，获取岩土工程参数，确定地基土类型，判断地震作用下土体液化情况，对桩基与浅基础承载力进行评价，计算地基沉降等等的用于原位测试的孔压静力触探（CPTU）工具。作为原理性的介绍，静力触探技术(ConePenetrationTest,CPT)是岩土工程原位测试的主要技术之一，具有快速便捷、数据量大、测试可靠等优点，尤其适用于高速公路、铁路这种线形分布、范围宽广的大型工程。现有技术存在各种可实现静力触探的方案，本专利技术对此不再赘述，具体可参见如下现有技术：HuizingaTK．Grundmechanica[M]．Amsterdam：ArendandSon，1942．蔡国军，刘松玉，童立元，杜广印．现代多功能数字式孔压静力触探(CPTU)技术分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多元采样属性分析的岩土取样布局系统，所述岩土取样布局系统包括动力锥贯入仪、动力锥贯入仪控制装置及静力触探仪，/n其特征在于：/n所述动力锥贯入仪包括自重力落锤、贯入杆、光纤传感器以及贯入圆锥头；/n所述静力触探仪包含数据处理引擎；/n所述动力锥贯入仪在所述动力锥贯入仪控制装置的控制下对预定岩土目标区域进行贯入采样，所述光纤传感器将每次贯入采样获取的数据发送给所述数据处理引擎；/n所述静力触探仪基于所述数据处理引擎的采样数据分析结果，生成反馈信号给所述动力锥贯入仪控制装置，或者启动所述静力触探仪对所述预定岩土目标区域进行采样获取静力采样数据；/n所述岩土取样布局系统还包括多元采样数据估计引擎，所述多元采样数据估计引擎连接所述数据处理引擎，基于所述静力采样数据和所述贯入采样数据进行多元数据估计，得到所述预定岩土目标区域范围内的潜在推荐采样点。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多元采样属性分析的岩土取样布局系统，所述岩土取样布局系统包括动力锥贯入仪、动力锥贯入仪控制装置及静力触探仪，
其特征在于：
所述动力锥贯入仪包括自重力落锤、贯入杆、光纤传感器以及贯入圆锥头；
所述静力触探仪包含数据处理引擎；
所述动力锥贯入仪在所述动力锥贯入仪控制装置的控制下对预定岩土目标区域进行贯入采样，所述光纤传感器将每次贯入采样获取的数据发送给所述数据处理引擎；
所述静力触探仪基于所述数据处理引擎的采样数据分析结果，生成反馈信号给所述动力锥贯入仪控制装置，或者启动所述静力触探仪对所述预定岩土目标区域进行采样获取静力采样数据；
所述岩土取样布局系统还包括多元采样数据估计引擎，所述多元采样数据估计引擎连接所述数据处理引擎，基于所述静力采样数据和所述贯入采样数据进行多元数据估计，得到所述预定岩土目标区域范围内的潜在推荐采样点。


2.如权利要求1所述的一种基于多元采样属性分析的岩土取样布局系统，其特征在于：
所述动力锥贯入仪控制装置包括垂直提升架和水平固定架；
所述垂直提升架用于将所述自重力落锤垂直提升至预定高度；
所述水平固定架用于将所述动力锥贯入仪的所述贯入杆夹持后，使其与所述预定目标区域水平面垂直，并使得所述贯入圆锥头与所述预定目标区域水平面垂直接触。


3.如权利要求1所述的一种基于多元采样属性分析的岩土取样布局系统，其特征在于：
至少两个光纤传感器与所述贯入杆平行设置，所述两个光纤传感器与所述贯入杆位于同一平面。


4.如权利要求2所述的一种基于多元采样属性分析的岩土取样布局系统，其特征在于：
所述垂直提升架握持所述自重力落锤垂直提升至第一预定高度后，使得所述自重力落锤自由落体；
响应于所述自重力落锤自由落体，通过所述光纤传感器获取所述贯入杆的贯入深度数据。


5.如权利要求1所述的一种基于多元采样属性分析的岩土取样布局系统，其特征在于：
所述静力触探仪基于所述数据处理引擎的采样数据分析结果，生成反馈信号给所述动力...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩杨，屈讼昭，张锋剑，尤培波，罗从双，宋帅奇，吴旭阳，王庆国，李鹏，申通，
申请(专利权)人：河南城建学院，
类型：发明
国别省市：河南;41