找到一个关系集选区的第一步是收集数据库中可用的来源作为神经网络的训练数据。每集选区由输入-输出数据集。内部的价值支持压力( P _我)被作为目标的预测,这是不同的输入参数的函数。Ghorbani和Hasanzadehshooiili 26)提出了一种综合算法确定GRC圆形隧道弹塑性岩体考虑到开发区和软化行为。除此之外,他们利用统一强度准则(USC),这样中间主应力的影响(b)和指数衰减的扩张行为可以考虑。为了验证和验证该算法,他们使用各种不同的来源包括在各种条件下不同的集选区。在这项研究中,相同的数据源用于Ghorbani和Hasanzadehshooiili [ 26]聚集作为数据库,然后被用作进化多项式回归的训练数据(EPR)通过遗传算法(GA)的框架。数据源的总结如下:一个案例的实地测量对于Hanlingjie隧道在湖南,中国,146米的深度 17),两种情况下的弹塑性岩体考虑应变软化( 4, 9),考虑岩体的应变软化指数衰减的甲流膨胀参数( 52],岩体的elastic-perfect-plastic行为的情况下考虑开发区( 43]。此外,Ghorbani和Hasanzadehshooiili [ 26)利用问题最初由Zareifard解决和Fahimifar [ 43]为了覆盖算法的新特性的影响,如中间主应力的影响(b),破坏了岩体的重量和存在的软化区,和指数衰减的扩张行为。关于这些新数据解决问题也被添加到数据库。总而言之,一个列表的输入参数包含在数据库及其偏差范围提出了表 1和 2,分别。

余弦函数振幅方法(CAM)可以用来发现两个参数之间关系的强度( 25, 53]。,该方法用于确定重要性的程度每个19个输入参数的变化目标(输出)的参数,即内部支持压力( P _我)。

对的所有数据(每一个输入参数与目标参数配对)将形成一个 X也参与,如 X = x 1 , x 2 , x 3 , … , x 我 , x n 其中每个元素, x_我,是一个向量的长度m: (3) x 我 = x 我 1 , x 我 2 , x 我 3 , … , x 我 米 。

通过定义每个参数无量纲归一化向量,输入和目标之间的关系的强度参数是由 (4) r 我 j = ∑ k = 1 米 x 我 k x j k ∑ k = 1 米 x 我 k ∑ k = 1 米 x j k , 在哪里 我 , j = 1、2 , … , n , 在哪里 x _本土知识和 x _jk是归一化向量的输入和目标参数 r _ij表示关系的力量,将一个值在0和1之间,0表示没有关系和1显示了最高的关系。凸轮,这个方法的名字是取自这一事实两个向量的内积的结果是0,如果他们是正交的向量(这意味着它们之间没有关系),而结果是1,如果两个向量平行的(这意味着完整的关系)。应该注意的是,融合(位移)值是省略了这一分析,因为它是一个虚构的输入参数集选区。

凸轮分析的结果呈现在图 4。可以看到,有许多参数与相对较高的GRC的贡献。结果表明,原位静水压力( 年代₀)以及隧道的几何(半径隧道 b _我在集选区)提出了一种高强度的关系。有趣的是,挖掘受损区域的属性使平等甚至在内部支持压力(相对较高的贡献 P _我)比完整的岩体。事实上, 米′, 年代′, 一个′(常数参数Hoek-Brown失效准则采取经济开发区)为77.9,78.9和75.1%的贡献,杨氏模量的范围假定经济开发区( E 我 ′ , E 0 ′ 与77.8%和78.3),形成经济开发区(的程度 R_{经济开发区})与75.4及其扰动因子( D)75.5%的贡献被放置在GRC最重要的参数。这强调的重要性,考虑到开发区,隧道的设计以及采取适当的材料的刚度和强度值区。

另一方面,完整岩体的性质( E, ν, 米_我,GSI _p)显示77.1,72.4,69.1,和76.5%的强度关系,分别。相比之下,软化参数( φ _p, φ _r, γ ^p, γ ^p∗)的最小强度与9.8 - -37.2%之间的关系。此外,可以推断,岩体的材料特性参数的作用,显示了经济开发区压力更有意义价值的支持,比中间主应力(b)。

在这项研究中,通过进化遗传算法(GA)的多项式回归(EPR)方法用于制造许多19影响参数之间的相关性在地上反应曲线(GRC)作为输入参数,和隧道的内部支持压力( P _我),作为输出参数,即。预测的目标。该方法已成功地用于开发数学模型在不同的应用程序,尤其是在土木工程( 25, 54- - - - - - 61年]。

进化的多项式回归(EPR),由Giustolisi和萨维奇( 62年),被称为混合数据驱动的方法。该方法利用优化的健身训练数据,然而通过保持效率的数学表达式,这是由于使用多目标搜索算法建立多个模型。因此,比较各种优化模型选择最合适的管理模式可以创建及时( 63年]。EPR适用不同的功能、组件形式,数量的条款,和一族现在在对数模型,指数,三角函数和反三角函数的句子,同时通过最小化预测的误差。

在这项研究中,EPR在MATLAB环境中实现。介绍EPR提供了一种多目标遗传算法(MOGA)策略以增加回归的吝啬。

这一战略执行基于最小化的优化模型输入的数量,数量而言,预测的误差,或它们的任何组合。在此,为了最大化模型的吝啬,优化的目标是尽可能多的输入和条件,随着最小平方误差的总和(SSE)。因此,在19个输入参数,数量的7参数( 米 _我,GSI ^p, E, 年代′, 一个′, γ ^p∗, E 我 ′ )从模型自动被排除在外。这可能是因为这些参数相互依赖的变量,它们可以结合其他参数的影响。程序自动删除不重要或相互依赖的变量增加模型的吝啬通过反复试验才能找到最有效的程序中使用参数模型。同时,对GRC一些参数也有类似的影响,相信该项目依赖的变化 P _我其中一些针对准确预测。尽管一些删除参数仍然是重要的问题,其余的参数具有类似性质足以预测不同的值 P _我基于对输入参数对整个范围的输入参数进行了研究。拟议中的关系是有效发展的集选区岩体的输入参数,而在于参数研究的范围,其他删除参数可能仍然需要为新配方的表示其他输入范围(有用的其他应力,材料状态/强度值)。因此,建议使用该关系定义的情况下与足够的一致性问题。众多功能以各种形式被检查发现与最高的吝啬。最后的关系来预测内部支持压力( P _我)的隧道是由以下方程: (5) P 我 MPa = 1.3746 × 10 − 11 ν − 2 σ 0 3 D − 1 米 ′ R 经济开发区 3 U 我 − 3 − 3.431 × 10 − 9 φ p − 0.5 + 0.00056024 × φ r − 0.25 R 经济开发区 − 0.25 − 3.9274 × 10 − 6 φ r − 0.25 b 0.75 U 我 − 1 + 1.704 × 10 − 13 γ p − 0.5 b U 我 − 3 − 3.2565 × 10 − 10 b 我 ν − 1 σ 0 3 E 0 ′ 0.5 R 经济开发区 − 1 U 我 − 3 + 0.16224。

图 5演示了一个比较预测值的支承压力诗句中存在的原始值数据库。可以评估质量的回归统计测量,如确定系数(鳕鱼= R²),的平方误差的总和(SSE)和平均平方误差(MSE)。鳕鱼,显示了良好的性能得到了90.33%的数学模型。此外,上交所和MSE为0.63%和0.58%,分别验证提出模型的精度。然而,如图 5表明,预测的错误主要发生在支持的范围小于3 MPa的压力。因此,可以推断,该模型给出了最好的结果在3 - 8 MPa的范围,这也是在实践中最常见的支承压力范围。

为了验证的有效性得到方程(方程( 5))、验证分析使用两套可用文献中的数据。第一种情况是皇冠的实地测量的结果Hanlingjie隧道在湖南,中国,报道邹et al。 17]。隧道位于深度146米半径为5.5米。应该注意的是,一些必需的数据back-calculated使用适当的关系和相关性发现文献中,由于缺乏数据,尤其是对于经济开发区。此外,中间主应力的影响也调查了不同参数(b)在0 - 1的范围。表 3总结了使用的参数和图 6的形式描述的结果计算径向位移的变化( U _我)对内部支持的压力。可以看到,一个有意义的一致性是观察所需支持压力限制位移值定义一个可以可以提出预测的关系。应该注意的是,一些受损的参数没有指定在这个真实的案例和所需的值计算基于可用的关系。因此,可以更高的准确性预测在访问所有必需的攷虑/实验室测量参数。

第二个病例是李和Pietruszczak[的研究 9),应变软化的影响考虑了圆形隧道岩体的弹塑性问题。经济开发区和中间主应力的影响没有考虑在李和Pietruszczak [ 9]。因此,拟议的关系是更实用的情况下elastic-plastic-EDZ岩体塑性变形区域的应变软化。因此,必须计算等效损伤参数分析前自原始研究没有考虑发生损坏区域。在这方面,受损区域参数被认为是相同的剩余区域参数和受损区域的半径为1 m(根据文献提出的值)。其他影响和失踪参数计算使用的关系提出了Ghorbani和Hasanzadehshooiili 26]。这个分析中使用的参数通过表了 3而图 7描述的结果比较。可以看到,一个良好的一致性是观察之间的两项研究显示的强度和有效性得到由进化的多项式回归方程(EPR)在本研究中同时保持简单性和易用性。这是获得重要方程可以用作一个健壮的工具在初步设计和施工阶段的工程实践通过考虑应变软化等问题的最先进的特性,中间主应力和开挖损伤区造成的退化问题。

图 8显示的效果考虑开挖破坏的程度不同的值(开发区)在GRC的不同区域 R_{经济开发区}6.5到8米。相同的图表示为更好的观察在两个不同的视图。可以看到,内部支持压力( P _我)的增加而增加 R_{经济开发区}。然而,关键边界可以确定位移(在这种情况下获得5 - 7厘米),上面 R_{经济开发区}没有对内部支承压力的影响。

相反,在限制的情况下隧道的收敛位移低于临界边界值(5 - 7厘米)的影响 R_{经济开发区}将更加可观。事实上,这是暗示的影响的程度受损区域周围的隧道可以被忽视的,提供安装支持系统可以有足够的时间延迟,和相关的位移是高于临界值。相反,应该特别考虑的程度受损区域只允许低位移的支持系统。

图 9提出了调查的影响的程度损伤区(R_{经济开发区})及其强度特性,同时。这图显示了地面反应曲线对不同半径的受损区在三个不同的值被弹性方法EDZ-plastic边界( E 0 ′ ),即1257、3800和5500 MPa。描述,增加 E 0 ′ ,GRC下降。可以看到,(4 - 6)厘米是一个关键的隧道收敛边界值。所有情况下,更高的内部压力需要限制位移值低于4厘米。所需的内部压力增加支持更高的受损区域半径。这样的价值将更高的岩石中较低 E 0 ′ 。另一方面,的影响 E 0 ′ 在GRC减少隧道的位移增加。的确,对于位移高于(4 - 6)厘米,的影响 E 0 ′ 在GRC将可以忽略不计。

图 10介绍了同步的程度影响开挖损伤区( R_{经济开发区}), 米′代表材料常数的开挖破坏区。 米′是不同的三个值: 米′= 0.428,0.6,和0.8关于可用的值在数据库中。它可以表示,GRC大幅飙升通过增加 米′小步骤,导致严重的支持增加压力。这个验证的高贡献经济开发区属性在地上反应曲线隧道,已经由凸轮的分析建议。除此之外,找到收敛的边值是7厘米,之后GRC将常数。

图 11显示的同步效应提出了中间主应力(b)和 R_{经济开发区}在集选区。为此,中间主应力因素是不同的在0和1之间的五个步骤中的值0.25。可以看到,关键的收敛边界值是(5 - 7)厘米。此外,它可以推断的价值 b对GRC有重大的影响,忽略此参数会导致过高的位移和一个保险设计支持系统,因此。同样,增加b值导致减少位移。