基于PSO-SVR的隧道光面爆破效果预测评价模型

ｆ ｌ ｙ 一 三 Ｉ 一 ， ： ｙ － 一 ｆ （ ｘ ） Ｉ ￣ ＞ ｅ
式 中
０。
（ ２ ） ） 为 回归 函 数 的 预测 值 ； Ｙ为 对 应 的 真 实
值， 即若 预测值 与真 实值 之间 的差 小 于 ， 则 损失 为
利用 求 解在 约束 条件下 式 （ ３ ） 的最 小值 ：
效 果进 行预 测 ， 通 过粒 子 群 算 法 （ Ｐ Ｓ Ｏ） 对 模 型 参 数 进 行优 化得 到最佳 参数 组 合 ， 建立 Ｓ Ｖ Ｒ光 面 爆破 效 果 预测 模型 ， 结合 工程 实例进 行 预测 。
收稿 日期 ： ２ ０ １ ５ － ０ ４ 一 ｌ ｌ 作者简介 ： 杨 坚（ １ ９ ８ ３ － ） ， 男， 工程师 ， 主要从事工程咨询监理。
很 强 的主观性 和 片 面性 。因 此 ， 很 多 学 者利 用 不 同
式 中： （ ） 为非线 性映 射 函数 ； ｂ为偏 置量 。
定 义 不 敏感 损失 函数 ：
，
ｙ，
＝
பைடு நூலகம்
的数学模 型 如 ： 神 经 网络模 型 、 突 变综 合 评 价 理 论 、 投 影寻 踪 回归 模 型 等对 光 面 爆 破 效果 进 行 了科 学 、 客 观 的分析 预 测 。相 比传 统 的神 经 网络 模 型 ， Ｓ Ｖ Ｒ 针对 小 样本 、 非线性 、 高 维数 等实 际 问题具 有较 大优 势， 本 文采用 回归 型 支持 向量 机 （ Ｓ Ｖ Ｒ） 对 光 面爆 破
１ ． １ ２ ７ ５ ％、 １ ． ８ ５ ２ ５ ％、 ０ ． ９ ２ ７ ５ ％ 明显 小 于神 经 网 络模 型预 测 的 １ ． ５ ６ ２ ５ ％、 ６ ． ４２ ０ ５ ％、 ４ ． ６ ３ ０ ０ ％，
同时其模 型稳 定性 和泛化 性 优 于投 影 寻踪 预 测模 型 。基 于粒 子 群 Ｓ Ｖ Ｒ算 法预 测模 型 的 高精 确度 、 强稳 定性 ， 为 光 面爆 破 效果预 测提 供 了一种 科 学、 实际的 方 法。 关键 词 ：隧道 工程 ；光 面爆破 ；支持 向量机 ； 粒 子群 算 法 ；效果预 测
第４ １ 卷第 ２ 期
２ ０ １ ５年 ６月
湖
南
交
通
科
技
Ｖｏ １ ． ４１ Ｎｏ ． ２
ＨＵＮＡＮ Ｃ ＯＭＭＵＮＩ Ｃ ＡＴ Ｉ ＯＮ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ ＮＣＥ ＡＮ Ｄ Ｔ ＥＣ ＨＮ０Ｌ ＯＧＹ
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ５
文章 编号 ： １ ０ ０ ８ — ８ ４ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ５） ０ ２ — ０ １ ６ ５ — ０ ４
度、 岩石 单轴抗 压 强度 、 泊松 比作 为光 面爆破 的 影 响 因子 ， 炮 孔 利 用率 、 超挖 量 、 半 孔 率 为光 面
爆破 效果 的评 价指 标 ， 运用Ｓ Ｖ Ｒ原理 建立预 测模 型 ， ５折 交 叉验 证 法评 价模 型 推 广 能 力、 粒 子
群 算法优 化模 型参 数 。利 用该预 测模 型 ， 对 某公路 隧道 掘 进前 ２ ４组 光面爆破 实测 数据 进行 训 练， 后 ４组光 面爆破 实测 数 据 进 行模 拟 预 测 ， 分析结果表 明， 其 ３个 指 标 的 平 均 相 对 误 差 为
从 而减 少爆破 对 围岩 的扰 动 ， 保 持 围 岩 的稳 定 和 规 整 。 良好 的光 面爆 破效 果 能充分 发挥 围岩 的 自承作 用， 在深 部减 少 岩 壁 的岩 爆 危 害 ， 保 证 施 工 的 安 全 性， 又 能减少 超 、 欠挖 ， 提 高工 程质 量 和效率 。因此 ，
ｍ ｉ ｎ １ ｌ Ｉ ｌ ｌ ＋ ｃ 耋 （ ＋ ） （ ３ ）
１ ６ ６
湖
南
交
通
科
技
４ ｌ 卷
约束条件为 ：
Ｙ ｆ 一 埘 （ ｆ ） 一 ６ ≤ ８ ＋ 磊
一
∑（ — ） （ ） （ ） ＋ ｂ ’＝
选取合理的光面爆破参数 ， 保证 良好的光面爆破效
果显 得 尤为重 要 。
题 。设 在 高维 特征空 间建立 的线 性 回归 函数为 ：
）＝ （ ）＋ｂ （ １ ）
光 面爆 破 的 效果 受 地 质 因 素 、 工 程 因素 等诸 多 因素 的影响 ， 传 统 的爆 破 效 果 评 价 往 往依 据 评 价 者 的主观 意志或 根据 某 几 个 因 素 进行 定 性 分 析 ， 带 有
中 图分类号 ：Ｕ ４ ５ ５ ． ４ 文献 标识 码 ： Ａ
０ 引 言
光 面爆 破 是 一 种爆 破 后保 持 岩 壁 平 整 、 光滑 的 控 制爆 破技术 ， 在 露 天 开挖 、 隧 道 掘进 、 井 巷开 拓 中
应 用广 泛 。光 面爆 破 通 过 控 制 周 边 眼 的爆 破 作 用 ，
基于 Ｐ Ｓ Ｏ— Ｓ Ｖ Ｒ 的 隧 道 光 面 爆 破 效 果 预 测 评 价 模 型
杨 坚
（ 湖南省交通科学研究院 ， 湖南 长沙 ４ １ ０ ０ １ ５ ）
摘
要： 为 了实现 良好 的 光面爆破 效果 ， 保 证巷 道施 工 的安全 性 ， 提 出一种 基 于粒 子群 算
法（ Ｐ Ｓ Ｏ） 的Ｓ Ｖ Ｒ光 面爆破 效 果预 测模 型 。选取 了炮 眼 密集 系数 、 最 小抵 抗 线、 装 药量 、 炮孔 深
１ Ｓ Ｖ Ｒ 光 面 爆 破 效 果 预 测 模 型
１ ． １ Ｓ ＶＲ基本 原理
设训练 样本集｛ ｘ ｉ ， Ｙ ｉ ） 包含ｎ 个训练样 本， 其
中 （ Ｅ Ｒ ） 是第 ｉ 个 训 练 样 本 的输 入 变 量 的值 ， Ｙ ∈ Ｒ为对应输出值。
对 于 非线 性 问题 ， 通 过 非线 性 映射 ： Ｒ “ 一 日， 将原有训练样本映射到高维的特征空间 日， 使得输 入 空 问 的非 线性 问题转 化 为高维 特征 空 间的线性 问