[發(fā)明專(zhuān)利]一種地下大空間施工全過(guò)程多因素安全階段性預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010224430.7
• 申請(qǐng)日: 2020-03-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111582632B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖清華;雷升祥;王立新;何亞濤;李聰明;李儲(chǔ)軍;汪珂;韓翔宇;熊強(qiáng);邱澤民
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西南交通大學(xué);中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06Q10/0639
• 分類(lèi)號(hào): G06Q10/0639;G06Q10/04;G06Q50/08;G06N3/048
• 代理公司: 四川力久律師事務(wù)所 51221
• 代理人: 韓洋

1.一種地下大空間施工全過(guò)程多因素安全預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟1，構(gòu)建施工前安全預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，利用第一訓(xùn)練樣本對(duì)所述施工前安全預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，以使所述施工前安全預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型性能趨于穩(wěn)定并形成其輸入層到輸出層的非線性映射關(guān)系；

其中，所述施工前安全預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層的輸入?yún)?shù)為：工程地質(zhì)條件、水文條件、周?chē)ㄖh(huán)境、施工方法、管理水平、施工水平；所述施工前預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出參數(shù)為對(duì)應(yīng)的應(yīng)力、應(yīng)變、位移、沉降的預(yù)測(cè)值；其中，將不同工程地質(zhì)條件、水文條件、周?chē)ㄖh(huán)境、施工方法、管理水平、施工水平條件下，及其對(duì)應(yīng)的應(yīng)力、應(yīng)變、位移、沉降的數(shù)據(jù)，歸一化處理為所述第一訓(xùn)練樣本；通過(guò)參考規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、專(zhuān)家論證打分經(jīng)歸一化確定輸入?yún)?shù)的數(shù)值；基于測(cè)得的應(yīng)力、應(yīng)變、位移、沉降數(shù)據(jù)，歸一化作為輸出參數(shù)；

步驟2，構(gòu)建施工中安全預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，利用第二訓(xùn)練樣本對(duì)所述施工中安全預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，以使所述施工中安全預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所述施工前預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)性能趨于穩(wěn)定并形成其輸入層到輸出層的非線性映射關(guān)系；

其中，所述施工中安全預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸入層的輸入?yún)?shù)為：施工中某一時(shí)間節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變、位移、沉降的輸入值；所述施工中安全預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸出參數(shù)為所述施工中下個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變、位移、沉降預(yù)測(cè)值；

步驟3，以所述施工前安全預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸出參數(shù)為所述施工中安全預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入?yún)?shù)，串聯(lián)所述施工前安全預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與所述施工中安全預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，形成施工預(yù)測(cè)串聯(lián)模型，利用所述施工預(yù)測(cè)串聯(lián)模型進(jìn)行施工全過(guò)程分階段的安全預(yù)測(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：將施工中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的應(yīng)力、應(yīng)變、位移、沉降輸入至所述施工中安全預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，以通過(guò)所述施工中安全預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在施工中對(duì)下一時(shí)間節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變、位移、沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)以下公式計(jì)算所述施工預(yù)測(cè)串聯(lián)模型各層節(jié)點(diǎn)權(quán)值的當(dāng)前輸出值：

其中，為第k層第i元素的輸入和；/為第k層第i元素的輸出；/為第k-1層第i元素向第k層第j元素的連接權(quán)值；f為激勵(lì)函數(shù)；/為與權(quán)矢量W和輸入矢量X有關(guān)的第m層的第j元素的實(shí)際輸出，其中，第m層即為輸出層。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，通過(guò)以下公式調(diào)整所述施工預(yù)測(cè)串聯(lián)模型各層節(jié)點(diǎn)的權(quán)值：

當(dāng)k＝m時(shí)，

當(dāng)km時(shí)，/

其中，為第k層第i元素的輸入和；/為第k層第i元素的輸出；/為第k-1層第i元素向第k層第j元素的連接權(quán)值；f為激勵(lì)函數(shù)，可以是S_c(x)；/為與權(quán)矢量W和輸入矢量X有關(guān)的第m層的第j元素的實(shí)際輸出；y_i為與權(quán)矢量W和輸入矢量X有關(guān)的第m層的第j元素的期望輸出，其中，第m層即為輸出層。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在構(gòu)建所述施工前安全預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、所述施工中安全預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型時(shí)，將它 們的最大迭代次數(shù)設(shè)定為5000、學(xué)習(xí)率η設(shè)為0.5。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述施工前安全預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、所述施工中安全預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型誤差率小于預(yù)設(shè)值時(shí)，判斷所述施工前預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)性能趨于穩(wěn)定。

7.一種地下大空間施工全過(guò)程多因素安全預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個(gè)處理器，以及與所述至少一個(gè)處理器通信連接的存儲(chǔ)器；所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有可被所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行的指令，所述指令被所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行，以使所述至少一個(gè)處理器能夠執(zhí)行權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法。