本發(fā)明涉及基坑變形預(yù)測(cè)，具體是一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的基坑變形預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法。
背景技術(shù)：
1、隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，多層及高層建筑的建造及大量地下空間的開發(fā)，基坑變形會(huì)對(duì)工程造成許多不利影響，甚至可能引發(fā)建筑物開裂、土體塌陷等災(zāi)害事故，所以深基坑變形監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)是深基坑設(shè)計(jì)施工中的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。
2、基坑變形隨時(shí)間呈不規(guī)則非線性演化，位移值屬于非平穩(wěn)的復(fù)雜時(shí)間序列。傳統(tǒng)基坑監(jiān)測(cè)方法忽視位移形變的預(yù)警,僅事后采取補(bǔ)救措施，錯(cuò)失加固修復(fù)最佳時(shí)機(jī)，存在重大安全隱患。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提出一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的基坑變形預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法。
2、本發(fā)明提供的一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的基坑變形預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法，包括下述步驟：
3、步驟1：顧及基坑不同的施工狀態(tài)的預(yù)警方法，在基坑開挖過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部支護(hù)失效、周邊環(huán)境變化等突發(fā)情況，經(jīng)驗(yàn)公式和理論解析解難以準(zhǔn)確計(jì)算基坑開挖過(guò)程中各時(shí)刻支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形。運(yùn)用優(yōu)化ga-lssvm模型不同階段支護(hù)結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行預(yù)測(cè)：
4、a、收集影響基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形的主要參數(shù)，包括選取基坑開挖深度a1、地下連續(xù)墻參數(shù)a2、支護(hù)結(jié)構(gòu)單位長(zhǎng)度抗彎剛度a3、支護(hù)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度a4、首道內(nèi)支撐距離地面深度a5、內(nèi)支撐數(shù)量a6、內(nèi)支撐平均間隔a7、支護(hù)類型a8，將上述8個(gè)因素作為模型的輸入量，采用歸一化方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，使這些參數(shù)的數(shù)值分布在[0，1]的范圍內(nèi)；
5、b、采用小波分解將處理后的數(shù)據(jù)x（t）分成一個(gè)近似分量aj和i個(gè)細(xì)節(jié)分量d1,d2,…di，即x（t）=aj+（d1+d2…+di），對(duì)近似分量和細(xì)節(jié)分量進(jìn)行預(yù)測(cè)后，進(jìn)行重構(gòu)，得到預(yù)測(cè)結(jié)果：x=aj+（d1+d2…+di）；
6、c、?將b中分解得到的數(shù)據(jù)輸入模型，利用遺傳算法，優(yōu)化lssvm的參數(shù)，構(gòu)建最理想的最小二乘支持向量機(jī)模型，得到預(yù)測(cè)結(jié)果；
7、步驟2：實(shí)現(xiàn)基坑安全等級(jí)預(yù)測(cè)：
8、t1、分別在圍護(hù)樁頂部、中間同一水平間隔位置、底部、關(guān)鍵部位設(shè)置測(cè)量點(diǎn)；
9、t2，收集控制參數(shù)包括基坑尺寸、支撐軸力、基坑開挖時(shí)序、地下水位、地下連續(xù)墻參數(shù)、土體參數(shù)；
10、t3、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；
11、t4、用b中的模型算法對(duì)基坑變形數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到基坑變形的最大值，根據(jù)數(shù)據(jù)處理單元計(jì)算出指標(biāo)，設(shè)置預(yù)警等級(jí)；
12、t5、分別對(duì)控制參數(shù)用b中的模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到同一時(shí)間段各控制參數(shù)的預(yù)測(cè)值；
13、t6，訓(xùn)練gru門控循環(huán)單元，采用a中的方法，對(duì)t5預(yù)測(cè)得到的各控制參數(shù)進(jìn)行歸一化，得到最終變形數(shù)據(jù)，與t4的等級(jí)進(jìn)行對(duì)比，將實(shí)時(shí)情況發(fā)送給相關(guān)管理人員，實(shí)現(xiàn)對(duì)基坑的預(yù)警，指導(dǎo)施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。
14、優(yōu)選的，步驟1中，b中采用db3小波分解。
15、優(yōu)選的，步驟1中，c中搜集100期數(shù)據(jù)，用前80作為訓(xùn)練集，后20組作為預(yù)測(cè)集。
16、優(yōu)選的，步驟1中，c中遺傳算法的參數(shù)的設(shè)定：迭代次數(shù)100，種群規(guī)模20，交叉概率0.9。
17、優(yōu)選的，步驟1中，c中利用遺傳算法優(yōu)化lssvm參數(shù)的步驟如下：
18、1）輸入訓(xùn)練數(shù)據(jù)；
19、2）種群初始化，個(gè)體編碼方法采用實(shí)數(shù)編碼，對(duì)lssvm的參數(shù)進(jìn)行編碼；
20、3）按照輪盤賭的策略計(jì)算個(gè)體的適應(yīng)度后，執(zhí)行收斂準(zhǔn)則的判斷環(huán)節(jié)，若適應(yīng)度在收斂準(zhǔn)則判斷下符合標(biāo)準(zhǔn)，將輸出此時(shí)函數(shù)求出的解，終止計(jì)算得出最優(yōu)解，若不符合則運(yùn)行4）；
21、4）選擇：篩選適應(yīng)度優(yōu)良的個(gè)體遺傳給下一代，以提高全局收斂性和計(jì)算速度；
22、5）交叉：按照己經(jīng)設(shè)定好的交叉概率與交叉方法，篩選父代個(gè)體，提取存在的優(yōu)點(diǎn)，并重新組合這些優(yōu)點(diǎn)，生成含有優(yōu)點(diǎn)的新個(gè)體；
23、6）按照己經(jīng)設(shè)定好的變異概率與變異方法，作用于種群中少數(shù)個(gè)體，變異為更加優(yōu)秀的個(gè)體；
24、7）己經(jīng)達(dá)到進(jìn)化代數(shù)的最大值，或者得到了適應(yīng)度的最優(yōu)解時(shí)，終止循環(huán)，并輸出進(jìn)化的最優(yōu)解作為最終結(jié)果，否則返回3），最終結(jié)果用于lssvm預(yù)測(cè)參數(shù)。
25、優(yōu)選的，步驟2中，t2中相應(yīng)測(cè)量點(diǎn)的位置安裝變形傳感器、固定測(cè)斜儀、無(wú)線單點(diǎn)測(cè)斜儀、滲壓計(jì)、軸力計(jì)。
26、優(yōu)選的，步驟2中，t4中，安全等級(jí)的設(shè)定：基坑變形各類指標(biāo)達(dá)到50%-80%時(shí)，發(fā)送黃色預(yù)警，加強(qiáng)基坑監(jiān)測(cè)頻率；基坑變形各類指標(biāo)達(dá)到80%-100%時(shí)，發(fā)送橙色預(yù)警，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)頻率的同時(shí)，做出相應(yīng)補(bǔ)救措施；基坑變形各類指標(biāo)達(dá)到80%-100%時(shí)，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)頻率，發(fā)送紅色預(yù)警，做好人員的安全工作。
27、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：
28、1、在基坑開挖過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部支護(hù)失效、周邊環(huán)境變化等突發(fā)情況，本發(fā)明顧及了基坑施工階段難以準(zhǔn)確計(jì)算基坑開挖過(guò)程中各時(shí)刻支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，對(duì)基坑開挖不同階段的支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)移進(jìn)行了預(yù)測(cè)。
29、2、本發(fā)明利用小波分解和遺傳算法優(yōu)化最小二乘支持向量機(jī)，提高了預(yù)測(cè)精度。
30、3、本發(fā)明建立了基坑預(yù)警等級(jí)和模型，對(duì)于隨時(shí)監(jiān)控基坑狀況，指導(dǎo)施工生產(chǎn)，提供了新的方法。
1.一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的基坑變形預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法，其特征在于，包括下述步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的基坑變形預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法，其特征在于，步驟1中，b中采用db3小波分解。
3.如權(quán)利要求1或2所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的基坑變形預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法，其特征在于，步驟1中，c中搜集100期數(shù)據(jù)，用前80作為訓(xùn)練集，后20組作為預(yù)測(cè)集。
4.如權(quán)利要求1或2所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的基坑變形預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法，其特征在于，步驟1中，c中遺傳算法的參數(shù)的設(shè)定：迭代次數(shù)100，種群規(guī)模20，交叉概率0.9。
5.如權(quán)利要求1或2所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的基坑變形預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法，其特征在于，步驟1中，c中利用遺傳算法優(yōu)化lssvm參數(shù)的步驟如下：
6.如權(quán)利要求1或2所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的基坑變形預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法，其特征在于，步驟2中，t2中相應(yīng)測(cè)量點(diǎn)的位置安裝變形傳感器、固定測(cè)斜儀、無(wú)線單點(diǎn)測(cè)斜儀、滲壓計(jì)、軸力計(jì)。
7.如權(quán)利要求1或2所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的基坑變形預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法，其特征在于，步驟2中，t4中，安全等級(jí)的設(shè)定：基坑變形各類指標(biāo)達(dá)到50%-80%時(shí)，發(fā)送黃色預(yù)警，加強(qiáng)基坑監(jiān)測(cè)頻率；基坑變形各類指標(biāo)達(dá)到80%-100%時(shí)，發(fā)送橙色預(yù)警，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)頻率的同時(shí)，做出相應(yīng)補(bǔ)救措施；基坑變形各類指標(biāo)達(dá)到80%-100%時(shí)，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)頻率，發(fā)送紅色預(yù)警，做好人員的安全工作。