岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (9): 3261-3275.doi: 10.16285/j.rsm.2025.0913CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.0913
吴京戎1, 2,雷俊强1, 3,刘学伟3,刘滨3,周哲4,罗旭峰4
WU Jing-rong1, 2, LEI Jun-qiang1, 3, LIU Xue-wei3, LIU Bin3, ZHOU Zhe4, LUO Xu-feng4
摘要: 岩石力学参数的准确获取是工程设计的关键,采用随钻技术感知岩石强度已成为主要技术手段之一。现有随钻强度预测模型主要采用物理理论分析或机器学习等单一预测方法,预测结果受现场工况及数据条件影响较大。建立了一个基于随钻参数的岩石抗压强度的物理信息神经网络(physics-informed neural network,简称PINN)预测模型,该模型以CNN-LSTM-Attention融合模型为基础框架,通过将基于多翼切削钻强度预测物理模型转化为约束条件,实现物理与数据融合驱动的岩石抗压强度准确预测。通过构建参数样本,对比分析发现:修正后的物理模型岩石强度预测准确率提高15%,与真实岩石强度的相关系数达到0.97。PINN模型较6种传统神经网络模型测试集强度预测结果的决定系数最小提升2%,平均绝对误差最小减少9%。进一步结合复合岩层实际随钻数据,在顺序为花岗岩、砾岩和砂岩组合岩层时,PINN岩石强度预测平均值误差分别为3.63、4.44、1.19 MPa,百分误差均小于8%,验证了PINN模型对不同岩性地层强度预测具有较好的鲁棒性。研究成果对隧道随钻技术及实时岩体强度自动感知具有一定指导作用。
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