【摘要】：近年來(lái),隨著我國(guó)公路及鐵路建設(shè)的飛速發(fā)展,需要大量的材料來(lái)填充路基,煤矸石作為土工工程充填材料在國(guó)外已得到了廣泛應(yīng)用,因此作為路基材料有著廣闊的應(yīng)用前景。而在煤矸石地基上修建高速公路,其核心問(wèn)題在于控制路基的沉降。因此,準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)煤矸石路基沉降,避免在建設(shè)中因沉降問(wèn)題而影響工程進(jìn)度和施工質(zhì)量,具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文依托交通運(yùn)輸部科技項(xiàng)目“高速公路煤矸石路基填料路用性能研究”(項(xiàng)目編號(hào)2010-353-343-290)和湖南省交通科技項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)200908)以及安邵高速公路煤矸石路基工程。針對(duì)煤矸石路基沉降預(yù)測(cè)問(wèn)題,基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性映射能力和學(xué)習(xí)能力,提出學(xué)習(xí)率可變的動(dòng)量BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)安邵高速公路煤矸石路基沉降,利用實(shí)測(cè)沉降資料建立路基沉降模型。該模型有較高的預(yù)測(cè)精度,可用于煤矸石路基沉降預(yù)測(cè)。為了完成上述研究,本文主要做了下列工作:(1)對(duì)國(guó)內(nèi)外煤矸石研究現(xiàn)狀,煤矸石路基沉降研究現(xiàn)狀,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在路基沉降應(yīng)用研究現(xiàn)狀進(jìn)行了系統(tǒng)的綜述。(2)通過(guò)對(duì)九個(gè)省市的煤矸石礦區(qū)、使用煤矸石填筑路基的高速公路進(jìn)行調(diào)查并查閱相關(guān)文獻(xiàn),結(jié)合高速公路路基填料要求,最終發(fā)現(xiàn)將南方部分地區(qū)的煤矸石用于高速公路路基的填筑是可行的。(3)對(duì)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工作過(guò)程、學(xué)習(xí)方法、結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)做了簡(jiǎn)要概述。對(duì)BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的原理和實(shí)現(xiàn)過(guò)程做了較為詳細(xì)的闡述。從理論上對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了較為全面的分析和總結(jié),并在理論層面上對(duì)動(dòng)量BP網(wǎng)絡(luò)和學(xué)習(xí)率可變的動(dòng)量BP網(wǎng)絡(luò)兩種優(yōu)化方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要的對(duì)比。(4)詳細(xì)介紹了煤矸石路基的施工工藝。使用雙曲線擬合法、指數(shù)曲線擬合法、星野法分別對(duì)安邵高速公路實(shí)測(cè)路基沉降數(shù)據(jù)K127+700斷面進(jìn)行預(yù)測(cè),經(jīng)過(guò)計(jì)算以及借助趨勢(shì)線最終得出沉降曲線。(5)利用安邵高速公路實(shí)測(cè)路基沉降數(shù)據(jù),通過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模,嘗試將構(gòu)造法和經(jīng)驗(yàn)試算法相結(jié)合,找到了適用于煤矸石路基沉降預(yù)測(cè)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。借助MATLAB中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱,采用動(dòng)量BP算法(對(duì)應(yīng)工具箱中traingdm函數(shù))和學(xué)習(xí)率可變的動(dòng)量BP算法(對(duì)應(yīng)工具箱中traingdx函數(shù))對(duì)路基沉降進(jìn)行預(yù)測(cè),并進(jìn)行比較分析,最終確定后者更適合煤矸石路基沉降預(yù)測(cè)。對(duì)比分析BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法與曲線擬合法的預(yù)測(cè)結(jié)果,得出BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法比曲線擬合法更適合煤矸石路基沉降預(yù)測(cè)的結(jié)論。以上研究工作為煤矸石路基沉降預(yù)測(cè)提供了一種較為精確的方法,為煤矸石路基沉降變形提供依據(jù),揭示了煤矸石路基沉降變化規(guī)律。并在此基礎(chǔ)上,證明了學(xué)習(xí)率可變的動(dòng)量BP算法比動(dòng)量BP算法更精確。
【圖文】：

技大學(xué)碩士學(xué)位論文邐基于ＢＰ人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤矸石路堤沉降預(yù)測(cè)胞體：由細(xì)胞核、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)三部分所構(gòu)成，是神經(jīng)元最重要，，同時(shí)也是組成生命最基本的單位。逡逑突：從細(xì)胞體中伸出密密麻麻的枝杈一樣的突起，它可以接受其他，并可以將信息傳遞到細(xì)胞體。逡逑突：在細(xì)胞體和神經(jīng)元之間出現(xiàn)一種突起，長(zhǎng)度可以達(dá)到ｌｍ，它是的樹突，它的作用使傳遞細(xì)胞體的信息。逡逑工神經(jīng)元逡逑生物神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)和工作原理，構(gòu)造一個(gè)人工神經(jīng)元如圖３．１所示［７Ｑ］

邐ｎｅｔｗｏｒｋ（ｂ）邐ｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄ邋ｎｅｔｗｏｒｋ（ｃ）逡逑圖３．２分層型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)逡逑Ｆｉｇ．３．２邋Ｔｈｒｅｅ邋ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ邋ｏｆ邋ｌａｙｅｒｅｄ邋ｎｅｕｒａｌ邋ｎｅｔｗｏｒｋｓ逡逑一般情況下，分層型yL經(jīng)網(wǎng)絡(luò)按其特有的功能將神經(jīng)元分為三層，分別是輸逡逑入層、中間層（隱層）以及輸出層。輸入層和輸出層控制著神經(jīng)元的外部輸出和逡逑輸入，他們可以找到對(duì)應(yīng)的顯像，而中間層是不參與外部的輸入和輸出的，亦被逡逑稱為隱層，中間層根據(jù)需要可以是多層，少數(shù)情況下也可不設(shè)置中間層。逡逑互連型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分為全互連神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和局部互連神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖逡逑３．３所示，全互連神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是指網(wǎng)絡(luò)中的任意兩個(gè)神經(jīng)元皆相互連接；而局部互逡逑連型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)顧名思義是指任意兩神經(jīng)元之間不一定都是互相連接，還存在其他逡逑連接方式。逡逑暴逡逑圖３．３互連型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逡逑Ｆｉｇ．３．３邋Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ邋ｎｅｕｒａｌ邋ｎｅｔｗｏｒｋ逡逑隨著人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U416.12

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2615855