›› 2012, Vol. 33 ›› Issue (S1): 270-276.

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基于粗糙集理论的遗传-RBF神经网络在岩爆预测中的应用

张乐文,张德永,李术才,邱道宏   

  1. 山东大学 岩土与结构工程研究中心,济南 250061
  • 收稿日期:2011-05-27 出版日期:2012-09-11 发布日期:2012-09-21
  • 作者简介:张乐文,男,1972年生,博士,教授,从事岩爆预测及隧道围岩稳定性等方面的研究工作
  • 基金资助:

    国家重点基础研究发展计划资助(No. 2010CB732002);国家自然科学基金资助(No. 51179098)

Application of RBF neural network to rockburst prediction based on rough set theory

ZHANG Le-wen, ZHANG De-yong, LI Shu-cai, QIU Dao-hong   

  1. Geotechnical and Structural Engineering Research Center, Shandong University, Jinan 250061, China
  • Received:2011-05-27 Online:2012-09-11 Published:2012-09-21

摘要: 岩爆发生机制复杂,影响因素较多,通过粗糙集理论中的属性约简和条件属性重要性评价,确定特定地质条件下岩爆的主要影响因素,删除冗余数据。使用遗传算法(GA)优化径向基函数(radial basis function,简称RBF)神经网络参数,通过RBF神经网络隐层单元将低维模式输入变换到高维空间内,拟合影响因子和岩爆等级之间的非线性映射关系,建立基于粗糙集理论的遗传-RBF神经网络岩爆预测模型,目前未见其在地下洞室岩爆预测中应用。在根据工程实际情况选取多个理论判据的基础上,将建立的预测模型应用于实际工程的岩爆预测问题,并与实际岩爆发生情况进行对比分析。结果证明,该方法的评价结果与实际情况较为吻合,对后期施工有较好的指导作用。

关键词: 岩爆预测, 粗糙集理论, 遗传算法, 径向基函数神经网络, 引水隧洞

Abstract: The rockburst mechanism is very complicate, which is influenced by many factors. By the attribute reduction and the condition properties importance evaluating of rough set theory, it could determine the main factors of rockburst under specific geological conditions, and remove redundant data. Using genetic algorithm (GA) to optimize parameters of radial basis function (RBF) neural network, low-dimensional model inputs were transformed to high-dimensional space through hidden layer; the nonlinear relationship between impact factors and rockburst was fitted. Finally, a rockburst prediction model of GA-RBF neural network based on genetics of rough set theory was established; it had not yet seen the application to rockburst prediction. Based on several theoretical criteria according to the project, the established model was applied to rockburst prediction of practical engineering. It is approved that the evaluation results are consistent with the actual situation well; and it could play a very good guide for latter construction.

Key words: rockburst prediction, rough set theory, genetic algorithm, radial basis function neural network, diversion tunnel

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[1] 崔学杰, 晏鄂川, 陈 武. 基于改进遗传算法的岩体结构面产状聚类分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 374-380.
[2] 王伟, 陈国庆, 郑水全, 张广泽, 王栋, . 考虑张拉-剪切渐进破坏的边坡矢量和法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 468-476.
[3] 马春辉, 杨杰, 程琳, 李婷, 李雅琦, . 基于量子遗传算法与多输出混合核相关向量机的堆石坝材料参数自适应反演研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2397-2406.
[4] 温树杰,梁 超,宋亮亮,刘 刚,. 基于最小势能法的三维临界滑裂面搜索方法[J]. , 2018, 39(7): 2708-2714.
[5] 刘鑫锦,苏国韶,冯夏庭,燕柳斌,闫召富,张 洁,李燕芳,. 基于声音信号的室内岩爆动态预测方法[J]. , 2018, 39(10): 3573-3580.
[6] 陈卫忠,马池帅,田洪铭,杨建平,. TBM隧道施工期岩爆预测方法探讨[J]. , 2017, 38(S2): 241-249.
[7] 张强勇,张龙云,向 文,江力宇,丁炎志,. 考虑温度效应的片麻状花岗岩三轴蠕变试验研究[J]. , 2017, 38(9): 2507-2514.
[8] 周科平,林 允,胡建华,周彦龙, . 基于熵权-正态云模型的岩爆烈度分级预测研究[J]. , 2016, 37(S1): 596-602.
[9] 王 伟 ,杨 敏 ,上官士青,. 控制差异沉降的桩筏基础桩径优化分析方法[J]. , 2015, 36(S2): 178-184.
[10] 邱道宏 ,李术才 ,张乐文 ,崔 伟 ,苏茂鑫 ,谢富东,. 基于隧洞超前地质探测和地应力场反演的岩爆预测研究[J]. , 2015, 36(7): 2034-2040.
[11] 李 忠 ,杨 俊 , . 基于MPGA的复杂应力状态边坡稳定性分析[J]. , 2015, 36(5): 1488-1495.
[12] 舒苏荀,龚文惠. 二维随机场下边坡稳定性的径向基函数神经网络分析法[J]. , 2015, 36(4): 1205-1210.
[13] 李 宁 ,王李管 ,贾明涛 ,陈建宏 ,谭正华,. 改进遗传算法和支持向量机的岩体结构面聚类分析[J]. , 2014, 35(S2): 405-411.
[14] 邱道宏 ,李术才 ,薛翊国 ,田 昊 ,闫茂旺,. 基于数字钻进技术和量子遗传-径向基函数神经网络的围岩类别超前识别技术研究[J]. , 2014, 35(7): 2013-2018.
[15] 蔡 健 ,刘 杰,. 丹巴水电站引水隧洞高地应力软岩段三维开挖方案优化研究[J]. , 2013, 34(S2): 356-362.
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[1] 亓 乐,施建勇,曹 权. 刚性桩复合地基垫层合理厚度确定方法[J]. , 2009, 30(11): 3423 -3428 .
[2] 喻 军,童立元,刘松玉,汤劲松. 基于优势面理论的隧道控水与模拟分析[J]. , 2009, 30(12): 3825 -3830 .
[3] 杨 慧,曹 平,江学良. 水-岩化学作用等效裂纹扩展细观力学模型[J]. , 2010, 31(7): 2104 -2110 .
[4] 刘 琦,卢耀如,张凤娥,熊康宁. 动水压力作用下碳酸盐岩溶蚀作用模拟实验研究[J]. , 2010, 31(S1): 96 -101 .
[5] 张 鹏,陈剑平,邱道宏. 基于粗糙集的隧道围岩质量可拓学评价[J]. , 2009, 30(1): 246 -250 .
[6] 李 响,贾明涛,王李管,白云飞. 基于蒙特卡罗随机模拟的矿岩崩落块度预测研究[J]. , 2009, 30(4): 1186 -1190 .
[7] 尹盛斌,丁红岩. 深基坑施工时地表沉降预测的时序-投影寻踪回归模型[J]. , 2011, 32(2): 369 -374 .
[8] 霍 明,陈建兵,章金钊. 东北岛状多年冻土区公路路基清基试验研究[J]. , 2009, 30(S2): 263 -268 .
[9] 徐文杰. 大型土石混合体滑坡空间效应与稳定性研究[J]. , 2009, 30(S2): 328 -333 .
[10] 曹佳文 ,彭振斌 ,彭文祥 ,何忠明 ,尹 泉. 充气锚杆在砂土中的模型试验研究[J]. , 2011, 32(7): 1957 -1962 .