1.一种浅埋软质地层暗挖隧道沉降预测方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:获取目标隧道当前施工阶段的实时监测数据,根据实时监测数据进行多维特征构建,获得结构化的多维特征数据集,其中,结构化的多维特征数据集的表达式为: , 为多维特征向量, 为标签向量;实时监测数据至少包括:实时沉降与位移数据、实时施工工艺数据、实时地质数据和实时环境数据;S2:对结构化的多维特征数据集进行预处理,获得标准输入数据;S3:将标准输入数据输入至预先构建的浅埋软质地层暗挖隧道沉降预测模型,由浅埋软质地层暗挖隧道沉降预测模型输出单步预测值,其中,单步预测值至少包括:隧道拱顶沉降单步预测值、地表沉降单步预测值和收敛位移单步预测值;S4:利用动态预测误差对单步预测值进行实时修正,生成沉降预测值,其中,沉降预测值至少包括:隧道拱顶沉降预测值、地表沉降预测值和收敛位移预测值;其中,对结构化的多维特征数据集进行预处理,获得标准输入数据的子步骤如下:S21:对结构化的多维特征数据集进行异常检测,生成异常检测结果,若异常检测结果为异常,则执行S22;若异常检测结果为正常,则将结构化的多维特征数据集作为待填充数据,执行S23;S22:对结构化的多维特征数据集进行修复,获得待填充数据,执行S23;S23:对待填充数据进行分析,生成缺失结果,若缺失结果为缺失,则执行S24;若缺失结果为不缺失,则将待填充数据作为待归一化数据,执行S25;S24:对待填充数据进行缺失值填充,获得待归一化数据,执行S25;S25:对待归一化数据进行归一化处理,获得标准输入数据;其中,对结构化的多维特征数据集进行修复,获得待填充数据的子步骤如下:S221:对结构化的多维特征数据集中的时间序列异常数据进行读取,若存在时间序列异常数据,则对时间序列异常数据进行修复,获得修复后数据,执行S222;若不存在时间序列异常数据,执行S222;S222:对修复后数据或结构化的多维特征数据集进行读取,若修复后数据或结构化的多维特征数据集中存在非时间序列异常数据,则对非时间序列异常数据进行修复,获得待填充数据;若修复后数据不存在非时间序列异常数据,则将修复后数据作为待填充数据;其中,对时间序列异常数据进行修复,获得修复后数据的子步骤如下:S2211:按照读取顺序为时间序列异常数据中的每个子时间序列异常数据生成第一修复序列,第一修复序列按照读取顺序由先至后的顺序依次递增;S2212:将第一修复序列最小的子时间序列异常数据作为第一当前修复数据,对第一当前修复数据进行修复,获得第一子修复后数据,执行S2213;S2213:利用子时间序列异常数据的总个数对第一当前修复数据的第一修复序列进行判断,若子时间序列异常数据的总个数大于第一当前修复数据的第一修复序列,则剔除第一当前修复数据的第一修复序列后,执行S2212;若子时间序列异常数据的总个数等于第一当前修复数据的第一修复序列,则剔除第一当前修复数据的第一修复序列,并将所有的第一子修复后数据均作为修复后数据,执行S222;其中,对第一当前修复数据进行修复,获得第一子修复后数据的子步骤如下:R1:以第一当前修复数据的采集时间为起始时间,向前推移一个间隔时间,获得前趋势区间,以第一当前修复数据的采集时间为起始时间,向后推移一个间隔时间,获得后趋势区间;R2:获取前趋势区间中的子时间序列有效数据的总个数,以及后趋势区间中的子时间序列有效数据的总个数,并比较前趋势区间中的子时间序列有效数据的总个数和后趋势区间中的子时间序列有效数据的总个数,若前趋势区间中的子时间序列有效数据的总个数大于后趋势区间中的子时间序列有效数据的总个数,则将前趋势区间中的子时间序列有效数据均作为第一修复参考数据;若前趋势区间中的子时间序列有效数据的总个数小于后趋势区间中的子时间序列有效数据的总个数,则将后趋势区间中的子时间序列有效数据均作为第一修复参考数据;R3:对第一修复参考数据进行分析计算,获得第一子修复后数据。
2.根据权利要求1所述的浅埋软质地层暗挖隧道沉降预测方法,其特征在于,还包括S5:利用预设的沉降安全阈值对沉降预测值进行分析,若沉降预测值大于沉降安全阈值,则触发预警机制,输出沉降预警信息,其中,沉降预警信息至少包括:当前沉降风险等级;若沉降预测值小于或等于沉降安全阈值,则结束。
3.根据权利要求1所述的浅埋软质地层暗挖隧道沉降预测方法,其特征在于,动态预测误差的表达式为: ;其中, 为第 时刻的动态预测误差; 为第 时刻的动态预测误差; 为过程噪声, 为观测噪声; 为过程噪声权重; 为观测噪声权重。
4.根据权利要求1所述的浅埋软质地层暗挖隧道沉降预测方法,其特征在于,沉降预测值的表达式为: ;其中, 为沉降预测值; 为第 时刻的单步预测值; 为第 时刻的动态预测误差。
5.一种浅埋软质地层暗挖隧道沉降预测系统,其特征在于,包括:沉降预测中心和至少一个用户端;用户端:接收沉降预测值;接收沉降预警信息;沉降预测中心:用于执行权利要求1-4中任意一项所述的浅埋软质地层暗挖隧道沉降预测方法。
6.根据权利要求5所述的浅埋软质地层暗挖隧道沉降预测系统,其特征在于,沉降预测中心包括:数据采集单元、数据处理单元、沉降预测单元、动态修正单元和预警单元;其中,数据采集单元:用于获取目标隧道当前施工阶段的实时监测数据;数据处理单元:用于根据实时监测数据进行多维特征构建,获得结构化的多维特征数据集;对结构化的多维特征数据集进行预处理,获得标准输入数据;沉降预测单元:设置有预先构建的浅埋软质地层暗挖隧道沉降预测模型,将标准输入数据输入至预先构建的浅埋软质地层暗挖隧道沉降预测模型,由浅埋软质地层暗挖隧道沉降预测模型输出单步预测值;动态修正单元:利用动态预测误差对单步预测值进行实时修正,生成沉降预测值;预警单元:利用预设的沉降安全阈值对沉降预测值进行分析,若沉降预测值大于沉降安全阈值,则触发预警机制,输出沉降预警信息;若沉降预测值小于或等于沉降安全阈值,则结束。