收藏本站
《郑州大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于支持向量机的岩体力学参数反演及工程应用

李晓龙  
【摘要】:基于支持向量机(SVM)的位移反分析是较新出现的一种岩土工程参数反演方法,它用训练得到的支持向量机模型代替数值模型实现岩体力学参数与位移间的复杂映射关系,大大提高了反演计算效率。与早期反分析中较多采用的神经网络方法相比,支持向量机在理论基础和求解算法方面都具有明显优势,日益受到岩土工程研究人员的重视。 本文围绕目前反分析方法存在的一些问题,首先从提高建模效率和模型计算精度的角度对地下工程数值建模方法进行探讨,然后从影响支持向量机泛化性能的主要因素,即支持向量机模型参数、支持向量机类型以及核函数形式三个方面对基于支持向量机的岩体力学参数反演方法展开系统研究,并应用于工程实践,主要内容概括如下: (1)探讨了基于自然单元法的地下工程数值建模方法。为克服在处理地下工程无限域或半无限域问题时需要人为确定边界条件而带来计算误差的问题,引入无限元模拟无穷远处边界条件,与自然元相结合形成耦合分析方法,通过算例分析表明,耦合方法能够提高计算精度,降低对分析区域选取范围的要求,进而减少计算工作量;同时实现了基于自然元与无限元耦合方法的粘弹性分析,拓展了自然单元法在岩土工程中的适用范围。 (2)为克服传统参数选取方法存在的不足,研究了基于粒子群算法的支持向量机模型参数优化方法。为提高算法搜索能力,对标准粒子群算法适应值比较方式和粒子运动方式做出修改,使粒子移动更具有导向性和灵活性,同时为避免算法早熟采用同时考虑时间和粒子群聚集程度影响的动态自适应惯性权重,在此基础上提出一种改进粒子群算法;算例分析表明,与传统参数选择方法相比,采用该方法明显提高了参数搜索效率和相应支持向量机模型的预测精度。 (3)研究了基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的岩体力学参数反演方法。针对标准型支持向量机计算复杂度大的缺点,将最小二乘支持向量机代替标准型支持向量机,与改进粒子群算法相结合,用于围岩参数反演;同时为克服常规算法得到的最小二乘支持向量机的解丧失稀疏性的缺点,采用基于二次Renyi熵的增量迭代式回归算法训练最小二乘支持向量机模型;通过反演算例表明,将最小二乘支持向量机应用于岩体力学参数反演是可行的,与标准型支持向量机相比,采用最小二乘支持向量机能够有效提高反演计算效率。 (4)探讨了核函数形式对反演结果的影响。目前普遍采用的径向基核函数(RBF)由于缺乏平移正交性,使得相应支持向量机模型的逼近能力受到限制,间接影响参数辨识精度,为此引入小波和尺度函数作为LS-SVM的核函数用于岩体力学参数反演;并针对常规尺度函数局部性不足的缺点,根据相关理论构造出一种具有良好紧支性和光滑性的尺度核函数;算例分析表明,核函数的逼近性能对参数识别精度有较大影响,在满足容许精度要求的前提下,采用逼近能力强的核函数可以减少所需样本数量,从而降低计算量。 (5)以前面的工作为基础,结合王坑高速公路隧道项目,开展工程应用研究。在考虑爆破开挖影响的基础上,采用自然元与无限元耦合方法构建了模拟隧道施工过程的三维仿真模型;通过正交数值试验和影响度分析确定待反演参数,以实测变形为依据,用紧支尺度核最小二乘支持向量机反演岩体力学参数,通过对各测点实测变形序列与计算变形序列的灰色关联度分析检验了反演结果的合理性,最后利用反演参数对后续开挖断面的围岩变形实施预测并取得了较好的效果。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TU45

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 方宏远;林皋;张蓓;李晓龙;;基于改进粒子群算法的路面厚度反演分析[J];中外公路;2012年04期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱珍德,胡定;隧洞围岩压力位移反分析原理和方法[J];地下空间;1999年03期
2 刘保国,孙钧;岩体流变本构模型的辨识及其应用[J];北方交通大学学报;1998年04期
3 ;Online LS-SVM for function estimation and classification[J];Journal of University of Science and Technology Beijing(English Edition);2003年05期
4 周世良,胡晓,王江;无限元在岩土工程数值分析中的应用[J];重庆交通学院学报;2004年S1期
5 刘迎曦,王登刚,李守巨,王海菊;识别混凝土重力坝弹性模量的一种新方法[J];大连理工大学学报;2000年02期
6 李守巨,刘迎曦,陈昌林,李正国,何翔,周圆;基于混合遗传算法的混凝土大坝力学参数反演[J];大连理工大学学报;2004年02期
7 张莉,周伟达,焦李成;尺度核函数支撑矢量机[J];电子学报;2002年04期
8 吕振肃,侯志荣;自适应变异的粒子群优化算法[J];电子学报;2004年03期
9 李爱国;多粒子群协同优化算法[J];复旦学报(自然科学版);2004年05期
10 刘保国,孙钧;岩体粘弹性本构模型辨识的一种方法[J];工程力学;1999年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张敏贵;基于小波和支持向量机的人脸识别方法研究[D];西北工业大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘万兴,胡旭明;粘弹性动态增量反演分析在软土隧道注浆加固顶升中的应用[J];四川建筑科学研究;2001年04期
2 曲学兵,苏红卫;超浅埋隧道暗挖施工模拟[J];四川建筑科学研究;2002年04期
3 付志前;单向土工格栅加筋土的流变模型[J];四川建筑科学研究;2004年02期
4 郭艳华;郭志昆;;岩土工程反分析的初步探讨[J];四川建筑科学研究;2006年03期
5 石胜利;彭尚平;王旭嘉;;四川建筑业技术水平灰色预测及其比较分析[J];四川建筑科学研究;2006年03期
6 孙建运;李国强;;动力荷载作用下固体材料本构模型研究的进展[J];四川建筑科学研究;2006年05期
7 杨立军;何志鹃;陆守明;;粘弹性基础上粘弹性矩形厚板的固有横振[J];四川建筑科学研究;2008年03期
8 冀卫兴;陈忠海;方筝;;基于DE—BP算法的空调负荷预测研究[J];四川建筑科学研究;2010年05期
9 周笑;彭阳;;浅埋大跨度隧道施工阶段临时支护安全性分析[J];四川建筑科学研究;2010年06期
10 司圣柱;小波变换方法及其在化学中的应用[J];安徽教育学院学报;2004年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张志毅;孟海利;杨年华;薛里;;爆炸加固软土地基机理的试验研究[A];中国力学学会工程爆破专业委员会《2011全国爆破理论研讨会》论文选编[C];2011年
2 陈莘莘;李庆华;刘应华;;动力弹塑性分析的无网格自然单元法[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
3 杨冀丰;史建卫;钱乙余;李晋;;对0201组装中焊膏印刷工艺参数影响的研究[A];2008中国电子制造技术论坛论文集[C];2008年
4 张中俭;杨志法;李丽慧;张路青;杨天瑶;;蛇蟠岛清风洞古采石场中某组结构面长期抗剪强度的反分析[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
5 ;An effective procedure exploiting unlabeled data to build monitoring system[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(下)[C];2012年
6 王玉标;李永斌;;倾斜煤层按不同开采顺序开采对路基的影响分析[A];中国公路学会高速公路运营管理分会2011年度年会暨第十八次全国高速公路运营管理工作研讨会论文集[C];2011年
7 刘钰;韩峰;董楠;陆希成;雷鸣;;爆炸容器安全概率的统计分析方法[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(下)[C];2011年
8 宋海鹰;桂卫华;阳春华;;基于核偏最小二乘的简约最小二乘支持向量机及其应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 宋海鹰;桂卫华;阳春华;;基于最小二乘支持向量机的Hammerstein-Wiener模型辨识[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
10 ;Inverse System Control of Nonlinear Systems Using LS-SVM[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙顺凯;流体力学方程与扩散方程有限点方法的若干研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 赵同彬;深部岩石蠕变特性试验及锚固围岩变形机理研究[D];山东科技大学;2009年
3 陈绍杰;深部条带煤柱长期稳定性基础实验研究[D];山东科技大学;2009年
4 李伟;深部巷道围岩稳定性安全控制原理与应用研究[D];山东科技大学;2010年
5 张杏莉;几何约束求解关键问题研究[D];山东科技大学;2010年
6 赵莹;半监督支持向量机学习算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 母丽华;煤矿安全预警系统的方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曾传华;基于颜色和纹理特征的竹条分级方法研究[D];华中农业大学;2010年
2 展慧;基于多源信息融合技术的板栗分级检测方法研究[D];华中农业大学;2010年
3 杜二玲;拟概率空间上等均值噪声下统计学习理论的理论基础[D];河北大学;2007年
4 朱杰;一种基于聚类的支持向量机反问题求解算法[D];河北大学;2007年
5 呼庆华;近井筒开采引起覆岩移动变形破坏规律及其治理技术研究[D];河南理工大学;2010年
6 张小亮;非线性规划的信赖域算法[D];河南理工大学;2010年
7 刘奇;基于混合粒子群算法的ZnO镀膜光纤传感器的参数优化[D];南昌航空大学;2010年
8 何寿迎;黄岛LPG地下储库稳定性分析及支护设计优化[D];山东科技大学;2010年
9 鲍红红;煤矿安全价值工程与投资决策理论与实践研究[D];山东科技大学;2010年
10 张泽;大台煤矿深部原岩应力场及岩爆地质力学成因分析[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 李晓龙;王复明;李晓楠;;岩土工程弹塑性反分析的改进粒子群算法[J];采矿与安全工程学报;2009年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 钟燕辉;层状体系介电特性反演及其工程应用[D];大连理工大学;2006年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高玮,郑颖人;岩土工程非确定性反分析研究动态[J];地下空间;2000年02期
2 李晓红,靳晓光,亢会明,卢义玉;隧道位移智能化反分析及其应用[J];地下空间;2001年04期
3 向衍,苏怀智,顾冲时;基于遗传算法的物理力学参数反演[J];长江科学院院报;2003年06期
4 丁海平,刘长和;复阻尼理论的一点注记[J];地震工程与工程振动;2001年01期
5 何钟怡,廖振鹏,王小华;关于复阻尼理论的几点注记[J];地震工程与工程振动;2002年01期
6 刘迎曦,王登刚,李守巨,王海菊;识别混凝土重力坝弹性模量的一种新方法[J];大连理工大学学报;2000年02期
7 李守巨,刘迎曦,陈昌林,李正国,何翔,周圆;基于混合遗传算法的混凝土大坝力学参数反演[J];大连理工大学学报;2004年02期
8 康浩,徐国治;虹膜识别系统[J];电路与系统学报;2000年01期
9 邵信光,杨慧中,石晨曦;ε不敏感支持向量回归在化工数据建模中的应用[J];东南大学学报(自然科学版);2004年S1期
10 吴红文,李久贤,夏良正;一种新二维离散余弦变换快速算法[J];东南大学学报;1996年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 陈方方;地下洞室弹塑性仿真反分析研究[D];西安理工大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姜明辉;袁绪川;;个人信用评估PSO-SVM模型的构建及应用[J];管理学报;2008年04期
2 彭磊;黄张裕;凌晨阳;刘胜男;;基于PSO-SVM模型的深基坑变形预测研究[J];工程勘察;2011年03期
3 邵年华;黄领梅;沈冰;秦胜英;;PSO_SVM模型在蒸发预测中的应用[J];黑龙江水专学报;2009年02期
4 严晓明;郑之;;基于混合仿生算法的SVM参数优化[J];广西师范大学学报(自然科学版);2011年02期
5 武海巍;于海业;张蕾;;光合有效辐射预测模型的核函数组合优化[J];农业机械学报;2011年06期
6 赵少东;;基于连续PSO算法的特征选择和SVM参数同步优化算法[J];大众科技;2010年11期
7 陈方方;李宁;张志强;严乐;;岩土工程反分析方法研究现状与若干问题探讨[J];水利与建筑工程学报;2006年03期
8 余志雄;周创兵;陈益峰;李俊平;;基于ν-SVR和GA的初始地应力场位移反分析方法研究[J];岩土力学;2007年01期
9 张绍德;毛雪菲;毛雪芹;高尚义;;基于grey Markov-支持向量机的电弧炉终点参数预报[J];控制理论与应用;2009年12期
10 王惠中;;岩土工程反分析原理及应用[J];华章;2011年21期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱珍德;李红波;尚剑飞;刘金辉;;基于支持向量机理论的矿山动采巷道围岩变形预测分析[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(1)[C];2009年
2 姜谙男;侯林波;伍平;;基于粒子群支持向量机的三维初始地应力反分析[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(2)[C];2008年
3 赵洪波;冯夏庭;;支持向量机在岩土工程中的应用研究[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年
4 林杰华;张斌;李冬森;宋华茂;余志强;王浩;;支持向量机在电力客户信用评级中的应用[A];全国第21届计算机技术与应用学术会议(CACIS·2010)暨全国第2届安全关键技术与应用学术会议论文集[C];2010年
5 蒋铁军;张怀强;李积源;;多变量系统预测的支持向量机方法研究[A];管理科学与系统科学研究新进展——第7届全国青年管理科学与系统科学学术会议论文集[C];2003年
6 黄淑云;孙兴玉;梁汝萍;邱建丁;;基于小波支持向量机预测蛋白质亚细胞定位研究[A];第十一届全国计算(机)化学学术会议论文摘要集[C];2011年
7 谢湘;匡镜明;;支持向量机在语音识别中的应用研究[A];现代通信理论与信号处理进展——2003年通信理论与信号处理年会论文集[C];2003年
8 涂冬成;薛龙;刘木华;赵进辉;沈杰;吁芳;;基于支持向量机的鹅肉肉色客观评定研究[A];中国农业工程学会电气信息与自动化专业委员会、中国电机工程学会农村电气化分会科技与教育专委会2010年学术年会论文摘要[C];2010年
9 杨凌;刘玉树;;基于支持向量机的坦克识别算法[A];第三届全国数字成像技术及相关材料发展与应用学术研讨会论文摘要集[C];2004年
10 师旭超;巴松涛;;基于支持向量机方法的深基坑变形预测[A];科技、工程与经济社会协调发展——河南省第四届青年学术年会论文集(上册)[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 樊晓丽;北屯新区岩土工程外业勘察工作结束[N];阿勒泰日报;2009年
2 于洋;发现自然规律应用生产实践[N];科技日报;2007年
3 王华民;群众是真正的英雄[N];中国有色金属报;2000年
4 顾今;探讨全球岩土工程未来发展方向[N];建筑时报;2008年
5 本报记者 谈健张美薇 刘联伟 柯梅丽 陈之泉 王离;活跃在岩土工程领域的“杂家”——林培源[N];广东建设报;2007年
6 应勇华;滕王阁旁拟建高楼大厦[N];中国矿业报;2007年
7 记者 李峰;土力学及岩土工程学术会在兰举行[N];甘肃日报;2011年
8 本报记者 王宝琳;Layman 传奇[N];科技日报;2008年
9 张艳江 罗文可;始于垒土攀险峰[N];中国水利报;2002年
10 应勇华;建设中应加强防震防灾工作[N];中国矿业报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李晓龙;基于支持向量机的岩体力学参数反演及工程应用[D];郑州大学;2009年
2 何静媛;RNA二级结构预测算法的研究[D];重庆大学;2009年
3 孙亮;若干机器学习算法的研究与应用[D];吉林大学;2012年
4 杜小芳;基于CPFR的农产品采购模型研究[D];华中科技大学;2005年
5 刘育明;动态过程数据的多变量统计监控方法研究[D];浙江大学;2006年
6 栾锋;支持向量机(SVM)和径向基神经网络(RBFNN)方法在化学、环境化学和药物化学中的应用研究[D];兰州大学;2006年
7 孙薇;市场条件下抽水蓄能电站效益综合评价及运营模式研究[D];华北电力大学(河北);2007年
8 常群;支持向量机的核方法及其模型选择[D];哈尔滨工业大学;2007年
9 朱燕飞;锌钡白回转窑煅烧过程智能建模研究[D];华南理工大学;2005年
10 田英杰;支持向量回归机及其应用研究[D];中国农业大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张红梅;基于支持向量机的电力系统短期负荷预测研究[D];河海大学;2006年
2 谢晓娣;基于改进支持向量机的配电网线损计算[D];合肥工业大学;2006年
3 刘伟丽;基于粒子群算法和支持向量机的中文文本分类研究[D];河南工业大学;2010年
4 李红英;支持向量分类机的核函数研究[D];重庆大学;2009年
5 张楠;关于支持向量机中的参数优化的研究[D];西北大学;2008年
6 朱耿峰;支持向量机在冲击地压预测模型中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
7 柳一鸣;自适应量子行为粒子群算法及其在图像分类中的应用研究[D];浙江大学;2011年
8 杨立标;基于混合优化策略的粒子群算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 陈琳玲;基于简化粒子群算法的测试数据自动生成方法研究[D];西南大学;2010年
10 赵辛欣;随机聚焦粒子群算法在机组组合中的应用[D];西南交通大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026