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专利号: 2015101882085
申请人: 广西大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种大型洞室群围岩力学参数反演方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)根据地质勘测报告或室内外岩石力学试验结果确定洞室群围岩的本构模型,建立洞室群围岩的FLAC 3D数值计算模型;

(2)将参数反演问题转化为优化问题,建立反演优化问题的目标函数:

其中,x为一组岩体力学参数,di(x)为第i个位移监测点的实测位

移, 为第i个位移监测点的计算位移;目标函数越小,计算位移越接近于实测位移,数值模型计算结果的可信度越高;

(3)采用回溯搜索-信息向量机协同优化算法(BSA-IVM)对目标函数进行求解,优化步骤如下:①算法参数设置:根据待反演岩体参数的个数确定种群数NP,设定算法的收敛条件;

②随机生成两个实验种群Pij和oldPij,其中i为种群规模,j为待反演的岩体参数的个数,两种群的个体都随机分布于寻优区域内;

③对实验种群Pij进行适应度评价,得到所有个体的目标函数值E(i),则个体得最优值Ef(i)=E(i),当前Pij中目标函数值最小的粒子Pgj为当前的全局最优粒子,其对应的目标函数值E(g)为当前全局最优解,此时迭代次数t=1;

④当E(g)<ε,t

⑤进入循环进行全局寻优状态,并记录所有个体信息;

⑥用Pij随机替换oldPij:生成(0,1)之间的随机数a和b,当a

⑦将oldPij中的个体的顺序重新随机排列,生成新的个体种群oldP1ij;

⑧对原始种群Pij进行变异,生成变异后的种群T,其中变异公式为Tij=Pij+F.(oldP1ij-Pij),F为常数,用来控制矩阵(oldP1ij-Pij)的振幅;

⑨对变异后的种群Tij进行杂交计算,得到杂交后的矩阵T1ij:生成由“0”和“1”构成的i*j维矩阵maPij;maPij用来控制种群Tij中的个体将要被原种群Pij中的对应个体替换的位置,即maPij中所有值为“0”的位置,Tij中这些位置的个体将会被原始种群Pij中对应位置的个体替换;生成maPij的方法是引入参数混合率mixrate,用混合率控制将要被替换的个体个数;

⑩通过评价得到T1ij中所有个体的目标函数值H(i);

当H(k)

更新全局最优个体:用当前代个体的适应度值的最小值Ef(d)=min(Ej(i))与上一代全局最优个体E(g)进行比较,当Ej(d)

全局寻优迭代一定次数后,进入局部寻优状态;从进化历史上的所有个体中选取欧氏距离离当前最优个体g最近的m个个体作为学习样本,组建新的学习样本集(Xsample,Ysample);

启动信息向量机(IVM)对学习样本进行学习,获得真实适应度函数的IVM代理模型;

对IVM代理模型进行求导,获得对于当前最优样本点的一阶导数和二阶导数;

采用牛顿法利用导数信息对样本点进行定向移动,获取预测样本数组,选取预测样本数组中适应度函数值最小的点作为预测最优个体;预测最优个体代入FLAC 3D程序进行一次正算,获得预测最优个体的真实函数适应度值;将预测最优个体的真实适应度函数值与当前最优个体的真实函数适应度值进行比较,若优于当前个体,则用预测最优个体替换当前最优个体,并判断是否满足算法的收敛准则,若满足,则终止迭代;否则,返回步骤⑤;

(4)若目标函数达到了设定的目标精度要求,则停止计算,输出反演的参数;否则,继续回到步骤(1),进行新一轮计算,不断反复,直到目标函数到达目标精度。

2.根据权利要求1所述的大型洞室围岩力学参数反演方法,其特征在于,优选地,所述的变异策略引入的振幅控制常数F=3*randn。

3.根据权利要求1所述的大型洞室围岩力学参数反演方法,其特征在于,所述的杂交策略引入的杂交率mixrate=1。

4.根据权利要求1所述的大型洞室群围岩力学参数反演方法,其特征在于,所述个体适应度值求解方法为:采用商业数学软件MATLAB与商业数值计算软件FLAC 3D进行联合反演,在MATLAB环境中将BSA算法的个体位置坐标保存到数据接口文件A,通过自定义软件调用命令启动FLAC 3D数值计算软件进入工作状态,并调用FLAC 3D内嵌的FISH程序读取数据接口文件A的一组围岩力学参数,代入所建立的FLAC 3D数值模型获得计算位移进而获得目标函数值;然后,将目标函数值保存于数据文件B中,通过MATLAB程序读取文件B中的目标函数值,由此得到该个体的适应度值。