岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (S1): 532-541.doi: 10.16285/j.rsm.2021.1905

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基于改进Dempster-Shafer证据理论的岩体质量异质集成评价方法

张化进1,吴顺川1, 2,韩龙强1,任子健1   

  1. 1. 昆明理工大学 国土资源工程学院,云南 昆明 650093;2. 北京科技大学 土木与资源工程学院,北京 100083
  • 收稿日期:2021-11-11 修回日期:2022-04-28 出版日期:2022-06-30 发布日期:2022-07-15
  • 通讯作者: 吴顺川,男,1969年生,博士,教授,主要从事采矿工程与岩土工程的教学与科研工作。E-mail: wushunchuan@163.com E-mail:huajinzhang1001@163.com
  • 作者简介:张化进,男,1996年生,博士研究生,主要从事岩石力学和岩体工程稳定性等方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(No.51934003,No.51774020);云南省创新团队资助项目(No.202105AE160023)

Heterogeneous ensemble evaluation method of rock mass quality based on improved Dempster-Shafer evidence theory

ZHANG Hua-jin1, WU Shun-chuan1, 2, HAN Long-qiang1, RAN Zi-jian1   

  1. 1. Faculty of Land Resources Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming, Yunnan 650093, China; 2. School of Civil and Resources Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China
  • Received:2021-11-11 Revised:2022-04-28 Online:2022-06-30 Published:2022-07-15
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51934003, 51774020) and Yunnan Innovation Team (202105AE160023).

摘要: 为客观获取准确可靠的岩体质量评价结果,针对现有单个评价模型容易产生误判与偏倚现象,提出基于改进D-S(Dempster-Shafer)证据理论的岩体质量异质集成评价方法。在确定岩体质量评价标准与数据集的基础上,采用6个异质基分类器对数据集进行训练,获得初步岩体质量评价结果。将每个基分类器结果作为一条证据,经过改进D-S证据理论对各证据进行集成,形成综合评价结果,解决现有评价方法的结果非一致性问题。以30组样本构建基于改进D-S证据理论的异质集成评价模型,并运用于广州抽水蓄能电站二期工程岩体质量评价中。结果表明:基于改进D-S证据理论的异质集成评价方法提高了岩体质量等级的识别准确性和可靠性,能够避免评价过程中的主观性与不确定性,具有较高的工程实用价值。

关键词: 岩体, 岩体质量评价, D-S证据理论, 集成学习, 异质集成

Abstract: In order to objectively obtain accurate and reliable rock quality evaluation results, a heterogeneous ensemble evaluation method based on improved D-S (Dempster-Shafer) evidence theory is proposed for the existing individual evaluation models which are prone to misjudgment and bias. Firstly, based on determining the rock mass quality evaluation standard and data set, 6 heterogeneous base classifiers are used to train the data set, and the preliminary rock mass quality evaluation results are obtained. Then, the result of each base classifier is taken as a piece of evidence, and the evidence is integrated through the improved D-S evidence theory to form a comprehensive evaluation result, to solve the inconsistency of the results of the existing evaluation methods. Based on 30 groups of samples, a heterogeneous ensemble evaluation model based on improved D-S evidence theory was constructed and applied to the rock mass quality evaluation of the Guangzhou water pumping and storage power station phase II project. The results show that the heterogeneous ensemble evaluation method based on the improved D-S evidence theory improves the accuracy and reliability of rock mass quality grade identification, avoids subjectivity and uncertainty in the evaluation process, and has high engineering practical value.

Key words: rock mass, rock quality evaluation, D-S evidence theory, ensemble learning, heterogeneous ensemble

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