[發(fā)明專利]一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雙橋靜力觸探數(shù)據(jù)的力學(xué)指標(biāo)確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410104939.2
• 申請日: 2014-03-20
• 公開（公告）號: CN103912026B
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡清;程江濤;萬凱軍;于沉香;陳定安;黃靜
• 申請（專利權(quán)）人: 中冶集團(tuán)武漢勘察研究院有限公司
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00;E02D1/00
• 代理公司: 武漢河山金堂專利事務(wù)所(普通合伙)42212
• 代理人: 胡清堂

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖土工程原位測試應(yīng)用研究領(lǐng)域，具體地說是一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雙橋靜力觸探數(shù)據(jù)的力學(xué)指標(biāo)確定方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)勘察方式以鉆探為主，而把靜力觸探作為改善和提高勘察精度的一項(xiàng)輔助措施，而新的勘察方式則強(qiáng)調(diào)勘察應(yīng)以靜力觸探為基礎(chǔ)和有針對性地進(jìn)行鉆探、室內(nèi)試驗(yàn)和其他原位測試，它同樣重視鉆探、室內(nèi)試驗(yàn)的作用，這種勘察方式的轉(zhuǎn)變使鉆探孔數(shù)大大減少，縮短了勘察周期，節(jié)約了勘察成本，并提高了勘察的質(zhì)量。利用靜力觸探測試技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的勘察方式，需要對靜力觸探數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的挖掘和充分的利用。

目前，國內(nèi)外學(xué)者通過靜力觸探參數(shù)與土層力學(xué)指標(biāo)間的統(tǒng)計(jì)分析已建立了大量的回歸方程或經(jīng)驗(yàn)公式，但這些回歸方程受土性分類識別、形成環(huán)境及回歸分析中所采用靜力觸探參數(shù)的可靠性影響，在工程實(shí)踐中難以廣泛應(yīng)用；現(xiàn)有一些地方規(guī)范及工程地質(zhì)手冊主要列出了單橋靜力觸探數(shù)據(jù)與地基承載力的經(jīng)驗(yàn)取值關(guān)系，并無具體的理論和方法，適用范圍也不廣泛。因此，如何提供一種基于雙橋靜力觸探數(shù)據(jù)的力學(xué)指標(biāo)確定方法，建立力學(xué)指標(biāo)的預(yù)測模型，已成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是利用現(xiàn)有的雙橋靜力觸探數(shù)據(jù)和地基承載力、抗剪強(qiáng)度、壓縮模量三個(gè)力學(xué)指標(biāo)，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，研制一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雙橋靜力觸探數(shù)據(jù)的力學(xué)指標(biāo)確定方法。

本發(fā)明一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雙橋靜力觸探數(shù)據(jù)的力學(xué)指標(biāo)確定方法，其具體技術(shù)方法按以下步驟實(shí)施：

①、雙橋靜力觸探數(shù)據(jù)和土的力學(xué)指標(biāo)的收集與整理：通過收集整理場地工程地質(zhì)勘察報(bào)告、土工試驗(yàn)成果資料等，收集統(tǒng)計(jì)雙橋靜力觸探數(shù)據(jù)和土的力學(xué)指標(biāo)；

所述的雙橋靜力觸探數(shù)據(jù)包括錐尖阻力q_c和側(cè)壁摩阻力f_s；所述的土的力學(xué)指標(biāo)包括地基承載力f₀、抗剪強(qiáng)度（粘聚力c、內(nèi)摩擦角）、壓縮模量E_s。

②、建立雙橋靜力觸探力學(xué)指標(biāo)確定BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型：基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，利用步驟①的數(shù)據(jù)信息建立預(yù)測模型；

所述的雙橋靜力觸探力學(xué)指標(biāo)確定BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型采用1個(gè)輸入層、1個(gè)輸出層和1個(gè)隱含層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具體建立過程按下列方式實(shí)施：

將沿深度的第n-2，n-1，n，n+1，n+2個(gè)錐尖阻力q_c值和n-2，n-1，n，n+1，n+2個(gè)側(cè)摩阻力f_s值作為輸入層，網(wǎng)絡(luò)模型輸入層由10維矢量構(gòu)成：

將第n個(gè)輸入值對應(yīng)深度點(diǎn)處土的力學(xué)指標(biāo)作為輸出層，網(wǎng)絡(luò)模型輸出層為4維矢量：

Y＝[Dⁿ,Cⁿ,Jⁿ,Mⁿ,]

Dⁿ表示第n個(gè)輸入值對應(yīng)深度處的地基承載力，Cⁿ表示第n個(gè)輸入值對應(yīng)深度處的粘聚力，Jⁿ表示第n個(gè)輸入值對應(yīng)深度處的Mⁿ表示第n個(gè)輸入值對應(yīng)深度處的壓縮模量。

③、對雙橋靜力觸探力學(xué)指標(biāo)確定BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練：運(yùn)用matlab軟件，設(shè)定網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練函數(shù)類型，輸出層激活函數(shù)類型，最大迭代次數(shù)epochs，期望誤差最小值設(shè)定值goal和修正權(quán)值的學(xué)習(xí)效率lr，對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練；

所述的網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練函數(shù)類型采用traincgf函數(shù)；

所述的輸出層激活函數(shù)類型采用purelin函數(shù)；

所述的最大迭代次數(shù)epochs設(shè)定為1000次；

所述的期望誤差最小值設(shè)定值goal設(shè)定為0.01；

所述的修正權(quán)值的學(xué)習(xí)效率lr設(shè)定為0.05。

④、運(yùn)用步驟③中已完成訓(xùn)練的雙橋靜力觸探力學(xué)指標(biāo)確定BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型，通過土層雙橋靜力觸探數(shù)據(jù)平均值對土層力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測；

所述的土層雙橋靜力觸探數(shù)據(jù)平均值為各層土中所有錐尖阻力q_c和側(cè)壁摩阻力f_s的算數(shù)平均值。