基于神经网络连接权值的 堆石体流变模型参数敏感性研究

陈文森 常晓林 马刚 徐琨 周伟

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中国农村水利水电 ›› 2018 ›› (1) : 128-134.
水工建筑

基于神经网络连接权值的 堆石体流变模型参数敏感性研究

  • 陈文森1,2,常晓林1,2,马刚1,2,徐琨1,2,周伟1,2
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Parameter Sensitivity of Rockfill Rheological Model Based on Neural Network Connection Weight

  • CHEN Wen-sen1,2 ,CHANG Xiao-lin1,2 ,MA Gang1,2 ,XU Kun1,2 ,ZHOU Wei1,2
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摘要

采用适用于岩土工程问题的 BP 神经网络建立堆石体本构模型参数与测试指标之间的非线性映射关系,训 练 BP 神经网络得到连接权值,采用 Olden 方法对连接权值进行处理,反映堆石体力学参数的敏感性程度。与常用的基 于统计方法的堆石体力学参数敏感性分析方法相比,该方法能较好地反映参数与测试指标的映射关系,具有试验方案参 数组合设计简单,数据处理方便的优点。以水布垭面板堆石坝的坝体最大沉降 V、坝体水平向上游最大位移 V上 和坝体 水平向下游最大位移 V下 作为敏感性分析的三项测试指标,对堆石体九参数幂函数流变模型进行了参数敏感性分析。 结果表明,参数 m 对三项测试指标的敏感性相对较高,其次是参数 η、c、d。参数 cα、dα、cβ、dβ、λv 对三项测试指标的影响 相对均较小。研究成果可以为堆石体其他模型的力学参数的敏感性分析提供一定参考。

Abstract

The BP neural network suitable for geotechnical engineering problems is used to establish a nonlinear mapping relationship between the constitutive model parameters and the test indexes of the rockfill body. The BP neural network is used to obtain the connection weights,and the connection weights are processed by the Olden approach,reflecting the degree of sensitivity of rock mechanics parameters. Compared with the commonly sensitivity analysis of rockfill mechanical parameters based on statistical approach,this approach can well reflect the mapping relationship between parameters and test indexes,and has the advantages of simple combination of design parameters and convenient data processing. The maximum vertical displacement,the upstream maximum displacement and the downstream maximum displacement of Shuibuya CFRD are taken as three test index of the sensitivity analysis. The sensitivity of the rheological parameters are calculated and analyzed. The results show that the sensitivity of the parameters m to the three test indexes is relatively high,followed by the parameters η、c、d,the parameters cα、dα、cβ、dβ、λv on the three test indicators are relatively small. The research results of this paper serve as a reference for the sensitivity analysis of the mechanical parameters of other models of rockfill

关键词

堆石体 / BP 神经网络 / Olden 方法 / 九参数幂函数流变模型 / 敏感性分析

Key words

rockfill body / BP neural network / Olden approach / nine-parameter rheological model / sensitivity analysis

基金

: 国家重点研发计划( 2017YFC0404801) ; 国家自然科学 基金面上项目( 51579193) 

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陈文森 常晓林 马刚 徐琨 周伟. 基于神经网络连接权值的 堆石体流变模型参数敏感性研究[J].中国农村水利水电, 2018(1): 128-134
CHEN Wen-sen , CHANG Xiao-lin , MA Gang, XU Kun , ZHOU Wei. Parameter Sensitivity of Rockfill Rheological Model Based on Neural Network Connection Weight[J].China Rural Water and Hydropower, 2018(1): 128-134

参考文献

[1] 张社荣,何 辉. 改进的遗传算法在堆石体参数反演中的应用 [J]. 岩土力学,2005,26( 2) : 182-186. 

[2] 周 伟,徐 干,常晓林,等. 堆石体流变本构模型参数的智能反 演[J]. 水利学报,2007,38( 4) : 389-394. [3] 迟世春,朱 叶. 面板堆石坝瞬时变形和流变变形参数的联合反 演[J]. 水利学报,2016,47( 1) : 18-27. 

[4] 杨 荷,周 伟,马 刚,等. 基于响应面法的高堆石坝瞬变-流 变参数反演方法[J]. 岩土力学,2016,37( 6) : 1 697-1 705. 

[5] 李少林,周 伟,马 刚,等. 基于改进遗传交叉算子的高心墙堆 石坝参数反演[J]. 中南大学学报( 自然科学版) ,2016,47( 8) : 2 730-2 737. 

[6] 温少雄,周 伟,李少林,等. 基于 NSGA-Ⅱ算法的堆石坝多目 标参数反演方法[J]. 水力发电学报,2017,36( 1) : 86-95. 

[7] MA G,ZHOU W,CHANG X. A novel particle swarm optimization algorithm based on particle migration[J]. Applied Mathematics & Computation,2012,218( 11) : 6 620-6 626. 

[8] Zhou W,Li S L,Ma G,et al. Parameters inversion of high central core rockfill dams based on a novel genetic algorithm[J]. 中国科学: 技术科学,2016,59( 5) : 783-794. 

[9] 常晓林,喻胜春,马 刚,等. 基于粒子迁徙的粒群优化算法及其 在岩土工程中的应用[J]. 岩土力学,2011,32( 4) : 1 077-1 082. 

[10] 沈珠江,赵魁芝. 堆石坝流变变形的反馈分析[J]. 水利学报, 1998,29( 6) : 1-6. 

[11] 王观琪,余 挺,李永红,等. 300 m 级高土石心墙坝流变特性 研究[J]. 岩土工程学报,2014,36( 1) : 140-145. 

[12] 程展林,丁红顺. 堆石料蠕变特性试验研究[J].岩土工程学报, 2004,26( 4) : 473-476. 

[13] 马 刚,常晓林,周伟,等. 高堆石坝瞬变-流变参数三维全过 程联合反演方法及变形预测[J]. 岩土力学,2012,33( 6) : 1 889 -1 895. 

[14] 牟声远,王正中. 堆石料邓肯张模型的参数敏感性与统计分析 [J]. 中国农村水利水电,2009,4( 3) : 97-100.

[15] 李炎隆,李守义,丁占峰,等. 基于正交试验法的邓肯-张 模型 参数敏感性分析研究[J]. 水利学报,2013,44( 7) : 873-879. 

[16] 王瑞骏,李 阳,丁占峰. 堆石料流变模型参数敏感性分析的正 交试验法[J]. 水利学报,2016,47( 2) : 245-252. 

[17] 康 飞,李俊杰,许青. 堆石坝参数反演的蚁群聚类 网络模型 [J]. 岩石力学与工程学报,2009,28( s2) : 3 639-3 644. 

[18] 蔡 毅,邢 岩,胡 丹. 敏感性分析综述[J]. 北京师范大学 学报( 自然科学版) ,2008,44( 1) : 9-16. 

[19] 赵 斌,吴中如,张爱玲. BP 模型在大坝安全监测预报中的应 用[J]. 大坝观测与土工测试,1999,23( 6) : 1-4. 

[20] 罗 丹,李昌彩,吴长彬. 基于微粒群-BP 神经网络算法的堆 石坝坝体变形监控模型研究[J]. 岩石力学与工程学报,2012, 31( z1) : 2 926-2 931. 

[21] 练继建,王春涛,赵寿昌. 基于 BP 神经网络的李家峡拱坝材料 参数反演[J]. 水力发电学报,2004,23( 2) : 44-48. 

[22] 李澄清,刘天为,张海洋,等. 基于 BP 神经网络的土体细观力 学参数反演分析[J]. 工程地质学报,2015,23( 4) : 609-615. 

[23] 周建春,魏 琴,刘光栋.. 采用 BP 神经网络反演隧道围岩力学 参数[J]. 岩石力学与工程学报,2004,23( 6) : 941-941.

[24] 程 壮,陈 星,董艳华,等. 基于 BP 神经网络的堆石坝参数 二次反演与变形预测[J]. 长江科学院院报,2012,29( 8) : 112- 117. 

[25] 梅交凡..基于 BP 神经网络的面板堆石坝参数反演分析[J]. 南 昌工程学院学报,2014,33( 3) : 18-20. [26] OLDEN J D,JACKSON D A. Illuminating the“black box”: a randomization approach for understanding variable contributions in artificial neural networks[J]. Ecological Modelling,2002,154( 1- 2) :135-150. 

[27] OLDEN J D,JOY M K,Death R G. An accurate comparison of methods for quantifying variable importance in artificial neural networks using simulated data[J]. Ecological Modelling,2004,178( 3- 4) : 389-397. 

[28] 顾永明,张国华. 面板堆石坝演化人工神经网络反演分析模型 研究[J]. 西北水电,2007,( 2) : 66-69. 

[29] 王建梅,覃文忠. 基于 L-M 算法的 BP 神经网络分类器[J]. 武 汉大学学报( 信息科学版) ,2005,30( 10) : 928-931.


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