本文選題：地下工程　切入點(diǎn)：數(shù)值計(jì)算　出處：《廣西大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：近年來,地下工程結(jié)構(gòu)得到了快速的發(fā)展,巖體作為一種結(jié)構(gòu)材料,是地下工程結(jié)構(gòu)的承載主體,對(duì)巖體行為的有效分析是解決地下工程施工過程安全問題的重要方法。地下工程結(jié)構(gòu)施工過程中安全問題主要是由于很難用科學(xué)有效的手段對(duì)巖體的非線性行為進(jìn)行預(yù)測(cè)與識(shí)別并指導(dǎo)實(shí)際應(yīng)用,地下工程巖體參數(shù)與損失位移作為巖體非線性行為分析與識(shí)別的關(guān)鍵因素,很難用室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)獲取,巖土體反分析方法作為求取地下工程巖體參數(shù)與損失位移的方法,成為了巖土領(lǐng)域熱點(diǎn)問題。本文在國家自然科技基金項(xiàng)目(“高地溫梯度水工高壓隧洞THM耦合作用下的承載特性研究”51369007)支撐下,做了以下幾個(gè)方面的研究工作：1.針對(duì)復(fù)雜函數(shù)優(yōu)化問題,傳統(tǒng)的解析優(yōu)化方法往往只能獲得局部最優(yōu)解,而采用隨機(jī)全局優(yōu)化方法時(shí),需進(jìn)行大量的數(shù)值計(jì)算才能獲取全局最優(yōu)解。提出了一種基于高斯過程局部代理模型-粒子群協(xié)同優(yōu)化算法,該算法實(shí)現(xiàn)了局部尋優(yōu)階段采用高斯過程回歸代理模型替代真實(shí)適應(yīng)度函數(shù)評(píng)價(jià),加速了算法局部尋優(yōu),并采用動(dòng)態(tài)更新學(xué)習(xí)樣本的策略不斷的提高高斯過程回歸代理模型的擬合精度,實(shí)現(xiàn)了算法快速高效求解復(fù)雜函數(shù)問題,通過對(duì)benchmark函數(shù)測(cè)試結(jié)果表明,對(duì)比粒子群算法,本文方法的計(jì)算代價(jià)明顯更低,尋優(yōu)效果更好。2.地下工程結(jié)構(gòu)巖體的復(fù)雜性決定了求取其力學(xué)參數(shù)的優(yōu)化問題是高度復(fù)雜的,而其目標(biāo)函數(shù)值的確定往往需要借助數(shù)值計(jì)算,這就決定了計(jì)算函數(shù)是隱式的。在求解這類問題時(shí),將機(jī)器學(xué)習(xí)、優(yōu)化算法與數(shù)值計(jì)算相結(jié)合,提出了基于高斯過程全局代理模型-粒子群優(yōu)化算法的優(yōu)化反分析方法,該方法的反分析效率明顯優(yōu)于基于粒子群優(yōu)化算法的優(yōu)化反分析方法。通過對(duì)簡單的工程算例與某水電工程的參數(shù)進(jìn)行反分析,驗(yàn)證了該方法比粒子群優(yōu)化算法的尋優(yōu)能力好,計(jì)算代價(jià)低。3.基于高斯過程全局代理模型-粒子群優(yōu)化算法在求解復(fù)雜的目標(biāo)函數(shù)時(shí),其結(jié)果依賴于初始樣本點(diǎn)的設(shè)置,且該方法適用于優(yōu)化變量維數(shù)較低的目標(biāo)函數(shù),但不能很好的解決高維度問題。對(duì)此,提出了一種基于高斯過程局部代理模型-粒子群協(xié)同優(yōu)化算法。通過與基于高斯過程全局代理模型-粒子群優(yōu)化算法、基于粒子群優(yōu)化算法對(duì)簡單的算例與實(shí)際工程的對(duì)比分析,驗(yàn)證了該方法的可行性與先進(jìn)性。4.工程隧洞圍巖開挖過程中難以觀測(cè)但影響較大的因素,是合理的評(píng)價(jià)開挖隧洞安全等級(jí)并指導(dǎo)圍巖安全施工的關(guān)鍵,采用隨機(jī)全局優(yōu)化方法對(duì)損失位移進(jìn)行求解時(shí)需要進(jìn)行大量的數(shù)值計(jì)算,計(jì)算代價(jià)高,耗時(shí)大。本文提出了基于高斯過程局部代理模型-粒子群協(xié)同優(yōu)化算法對(duì)損失位移進(jìn)行求解,并與粒子群算法對(duì)簡單的算例求解損失位移進(jìn)行了比較,結(jié)果表明該方法能快速獲取圍巖開挖過程中的損失位移,最后,利用兩種方法求取錦屏二級(jí)電站引水隧洞開挖過程中的損失位移,結(jié)果表明本文方法能夠利用較少的適應(yīng)度函數(shù)評(píng)價(jià)獲得可行的全局最優(yōu)解。
[Abstract]:In recent years , the structure of underground engineering has been developed rapidly . As a structural material , rock mass is the main body of underground engineering structure . It is very difficult to predict and identify the nonlinear behavior of rock mass by using the method of stochastic global optimization . The results show that the proposed method can obtain a feasible global optimal solution using less fitness function evaluation .

【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU45;TU91

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 蘇國韶;;基于高斯過程機(jī)器學(xué)習(xí)的沖擊地壓危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年05期

2 付凌暉,王惠文;多項(xiàng)式回歸的建模方法比較研究[J];數(shù)理統(tǒng)計(jì)與管理;2004年01期

3 劉開云;劉保國;徐沖;;基于遺傳 組合核函數(shù)高斯過程回歸算法的邊坡非線性變形時(shí)序分析智能模型[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2009年10期

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本文編號(hào)：1674313