[發明專利]一種紅黏土壓實度快速檢測方法

有效

• 申請號: 202110668694.6
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113326659B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 李希;蘇敏;錢國平;李平;雷若晨;劉振宇;王瑞至;諶彥良;王當銳;黃渝淇
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/04;G06N3/08;G01N3/303
• 代理公司: 長沙市和協專利代理事務所(普通合伙) 43115
• 代理人: 曹文娟

1.一種紅黏土壓實度快速檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：利用PFWD設備獲取荷載及位移時程數據；

S2：建立卷積神經網絡，卷積神經網絡包括輸入層、卷積層、池化層、全連接層和輸出層，具體操作方法為：

S2₁：輸入：在輸入層輸入荷載及位移時程數據；

S2₂：數據卷積操作：將荷載及位移數據作為輸入特征面，設定卷積核大小、數量、步長和填充參數，賦予一個卷積核權值，在同一輸入特征面和輸出特征面中卷積核權值共享；賦予一個偏置值，在同一輸入特征面和輸出特征面中偏置值共享，經過卷積操作，得到卷積層輸出特征面；

S2₃：數據池化操作：將卷積層的輸出特征面作為池化層的輸入特征面；設定池化核大小和池化方法；通過池化操作可得到和卷積層輸出特征面同樣數量的輸出特征面且一一對應；

S2₄：數據全連接操作：將池化層的輸出特征面作為全連接層的輸入特征面，輸入特征面用表示，全連接層的輸出神經元用f_j^out表示；權值和偏置值分別用W_j^g、b_j表示；最終得到j個神經元，具體全連接操作如下：

S2₅：數據輸出：將全連接層輸出值作為輸出層的輸入值，通過輸出層操作后可得到1個神經元，代表壓實度；具體輸出操作如下：

其中：O表示壓實度；W_j^g表示權值；b_j表示偏置值。

2.根據權利要求1所述的紅黏土壓實度快速檢測方法，其特征在于，所述卷積神經網絡設有1層輸入層；1層卷積層，采用10個大小為5×1、步長為2無填充的卷積核；1層池化層，采用大小為1×2的池化核并采用最大池化方法；2層全連接層，第1層全連接層采用108個神經元，第2層全連接層采用56個神經元；1層輸出層，輸出1個神經元，代表壓實度值。

3.根據權利要求2所述的紅黏土壓實度快速檢測方法，其特征在于，所述步驟S1中利用PFWD設備獲取荷載及位移時程數據的具體方法為：

S1₁：通過標準擊實試驗得到土體最大干密度；

S1₂：PFWD設備安裝完畢后，將落錘提升指定高度后放下，讓其自由下落；

S1₃：落錘與承載板發生撞擊時，PFWD設備中的數據采集系統將會捕捉承載板和土體的相關響應信息，即荷載時程散點圖和土體彎沉時程散點圖，并通過數據傳輸系統將其傳輸至數據處理系統，得到荷載及位移時程數據；

S1₄：在PFWD法檢測點附近采用環刀法檢測土體干密度，經計算得到土體壓實度。

4.根據權利要求3所述的紅黏土壓實度快速檢測方法，其特征在于，所述步驟S2₁中在輸入層輸入荷載及位移時程數據之前還需要對數據進行標準化處理，具體方法為將一變量的測定值減去該變量的平均數，然后除以該變量的標準差，最終得到荷載及位移大小在[0，1]的標準化數據；對m個荷載樣本集X＝{X_1,X_2，…X_m}，m個位移樣本集Y＝{Y_1,Y_2，…Y_m}，標準差標準化方法如下：

其中：為荷載數據的平均值，為位移數據的平均值；

σ_x為荷載數據的標準差，σ_y為位移數據的標準差；

X_i為樣本集中第i個荷載數據，Y_i為樣本集中第i個位移數據；

X′_i為樣本集中第i個荷載標準化數據，Y_i′為樣本集中第i個位移標準化數據。

5.根據權利要求4所述的紅黏土壓實度快速檢測方法，其特征在于，所述步驟S21中按照數據采集時間序列輸入荷載及位移標準化數據。