基于优化WOA-BP策略的土体冻胀率因素敏感性定量分析

作     者：姚兆明 孔宏水 王洵 齐健 YAO Zhao-ming;KONG Hong-shui;WANG Xun;QI Jian

作者机构：安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 矿山地下工程教育部工程研究中心安徽淮南232001 

出 版 物：《河南城建学院学报》 (Journal of Henan University of Urban Construction)

年 卷 期：2024年第33卷第4期

页      面：47-57页

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：矿山地下工程教育部工程研究中心开放研究项目(JYBGCZX2021104) 

主　　题：土体冻胀率 因素敏感性 WOA-BP神经网络 Chebyshev混沌映射 Garson算法 蒙特卡洛模拟 

摘      要：土体冻胀是寒区工程建设面临的重要挑战之一,对其进行准确预测和敏感性分析,对于保障工程安全与稳定、预防结构变形与破坏至关重要。针对东北某矿区三种土样,在不同冷端温度、含水率和干密度条件下,实施了单向冻结且不补水的冻胀实验。基于实验数据,分析了影响冻胀率的关键因素,构建了以干密度、含水率、冷端温度、比重及结冰温度为输入变量的WOA-BP预测模型,引入Chebyshev混沌映射与自适应权重调整策略,优化得到Chebyshev混沌映射自适应权重的WOA-BP神经网络。经验证,该模型预测误差小,可以较好地预测土体的冻胀率。结合Garson算法、扰动法及蒙特卡洛模拟等三种方法,对土体冻胀率的影响因素进行了敏感性分析,所得结果一致。该矿区土样的冻胀率对干密度、比重、含水率、冷端温度、结冰温度变化的敏感程度依次降低。