基于数据挖掘技术的地下工程目标毁伤效应计算方法

张磊 吴昊 赵强 王幸 任新见 王继民 孔德锋

张磊, 吴昊, 赵强, 王幸, 任新见, 王继民, 孔德锋. 基于数据挖掘技术的地下工程目标毁伤效应计算方法[J]. 爆炸与冲击, 2021, 41(3): 031101. doi: 10.11883/bzycj-2020-0114
引用本文: 张磊, 吴昊, 赵强, 王幸, 任新见, 王继民, 孔德锋. 基于数据挖掘技术的地下工程目标毁伤效应计算方法[J]. 爆炸与冲击, 2021, 41(3): 031101. doi: 10.11883/bzycj-2020-0114
ZHANG Lei, WU Hao, ZHAO Qiang, WANG Xing, REN Xinjian, WANG Jimin, KONG Defeng. Calculation method of damage effects of underground engineering objectives based on data mining technology[J]. Explosion And Shock Waves, 2021, 41(3): 031101. doi: 10.11883/bzycj-2020-0114
Citation: ZHANG Lei, WU Hao, ZHAO Qiang, WANG Xing, REN Xinjian, WANG Jimin, KONG Defeng. Calculation method of damage effects of underground engineering objectives based on data mining technology[J]. Explosion And Shock Waves, 2021, 41(3): 031101. doi: 10.11883/bzycj-2020-0114

基于数据挖掘技术的地下工程目标毁伤效应计算方法

doi: 10.11883/bzycj-2020-0114
详细信息
    作者简介:

    张 磊(1974- ),男,博士,副研究员,ustczhanglei@163.com

    通讯作者:

    孔德锋(1989- ),男,硕士,工程师,kdf35@126.com

  • 中图分类号: O381

Calculation method of damage effects of underground engineering objectives based on data mining technology

  • 摘要: 针对毁伤试验数据少、不均匀、不连续、范围窄等带来的计算精度不高的问题。研究通过数据挖掘技术进行毁伤效应计算。利用数据库管理毁伤数据,通过数据清洗技术识别并清除数据异常点,以保证数据库中数据的质量。建立了算法评价方法以选择最优经验算法。通过特征选择对高维毁伤数据进行降维,确定毁伤效应的主要控制参数进行神经网络学习和k-近邻检索。在此基础上建立基于数据融合的“三阶段”毁伤效应计算模型,可依据试验数据、经验算法和神经网络模型进行毁伤效应计算。实际应用表明,所提出的计算方法,能够满足实际应用需求。
  • 图  1  地下工程目标毁伤评估源数据结构

    Figure  1.  Structure of source data for underground engineering target damage assessment

    图  2  数据样本频率分布图

    Figure  2.  Frequency distribution of data sample

    图  3  经验算法评价流程

    Figure  3.  Evaluation process of empirical algorithms

    图  4  “三阶段”法毁伤效应数据挖掘流程

    Figure  4.  Flow of damage effect data mining based on “three steps”

    图  5  基于KNN的相似检索流程图

    Figure  5.  Flow chart of similar searching based on KNN

    图  6  地下工程毁伤效应计算流程图

    Figure  6.  Calculation flow chart of damage effect to underground engineering

    表  1  经验算法和BP神经网络模型MAPE值

    Table  1.   MAPE values of empirical algorithms and BP neural network model

    模型δmap/%模型δmap/%
    BRL公式[15]71.34Forrestal公式[18]56.90
    Young公式[16]52.76BP预测模型40.11
    NDRC公式[17]65.92
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    表  2  地下工程毁伤计算所需主要控制参数

    Table  2.   Main control parameters required for damage calculation of underground engineering

    参数名称输入值备注参数名称输入值备注
    战斗部型号***下拉菜单选择主坑道轴线长100 m
    弹体质量874 kg坑道等效直径5 m
    弹体直径0.37 m防护门位置50 m
    弹头长度1.111 m防护门抗力0.2 MPa
    弹头形状卵形围岩材料种类岩石下拉菜单选择
    装药TNT当量242.7 kg围岩材料波速3000 m/s
    弹体长度2.511 m围岩材料强度46 MPa
    弹着点坐标(10 m, 0 m)围岩材料密度2000 kg/m3
    着靶速度200 m/s衬砌材料种类钢筋混凝土下拉菜单选择
    弹着角衬砌材料强度60 MPa
    攻角衬砌层厚度0.5 m
    坑道类型直通式出入口下拉菜单选择口部防护层厚度5 m
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-04-17
  • 修回日期:  2020-11-26
  • 网络出版日期:  2021-03-05
  • 刊出日期:  2021-03-10

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