第21卷第4期岩石力学与工程学报21(4)：590～5942002年4月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringApril，2002岩体隧道施工过程智能辅助决策系统的实现王述红朱浮声张凯刘斌(东北大学资源与土木工程学院沈阳110006)摘要在总结以往施工知识的基础上，采用现有的计算机面向对象编程技术，开发研制了公路隧道开挖过程智能辅助决策系统，其中包括辅助决策系统的总体设计思路、知识库的建立、推理机制的调试等。系统各个模块功能已在计算机上基本实现，并将该系统应用于内蒙古某隧道支护设计方案的决策中，其运行结果比较令人满意。关键词辅助决策系统，支护方式选型，神经网络分类号TP183，U455文献标识码A文章编号1000-6915(2002)04-0590-05求隧道施工决策系统不仅要综合工程师们在施工各1引言个步骤中的经验，还要包含新技术及对原有技术的改进。对此，本系统在构思与总体设计时做了必要对于经验性极强的隧道与地下工程，目前施工的考虑。另外，系统决策的施工方法的选择是在专主要还是依据工程技术人员和岩土工程师们的施工家经验、模拟专家处理问题的推理过程的基础上决经验和各自掌握的工程知识，随着计算机技术的发策的，在实际工程中，决策结果根据需要也可进行展，应该考虑开发人工智能决策系统来辅助施工。必要的定量分析与验证。通过搜集大量的隧道与地下工程实例，引进人工神经网络和遗传算法，并将专家们对各个事例做出决施工智能决策系统策的过程系统化，把这些思维过程移植到计算机中，岩体分类系统使这些事例不仅为总结一些原则性的规律提供依据，而且可以应用于类似隧道与地下工程的施工。另外根据事例中发生的技术问题(如塌方、涌水、瓦施工方法选择系统支工监控量测预报系统钻施工事故处理系统护期爆斯、岩爆等)，对新隧道可能遇到的问题进行预报，设控设并根据过去的经验教训，提出合理的对策和有关支计制计护参数[1～8]。施工智能辅助决策系统就是基于以上系系系统统统认识而提出和实现的。施工智能辅助决策系统由1个围岩分类公共子图1辅助决策系统的总体结构图系统(围岩分类系统)及6个子系统组成。6个子系统Fig.1Basicstructureofdecision-makingaidedsystem为：施工方法选择系统、监控量测预报系统、工期控制系统、钻爆设计系统、支护设计系统、施工事施工智能辅助决策系统的设计思故处理系统，如图1所示。2需要说明的是，本文所提出的辅助决策系统主路要是针对隧道工程，由于新奥法已在隧道施工中广泛应用，隧道施工的概念已发生了很大变化。施工系统设计总体思路是：根据专家系统的原理，方法和施工设备的不断更新，新技术不断出现，要运用程序设计方法学的知识，将各子系统按功能2000年5月30日收到初稿，2000年8月12日收到修改稿。作者王述红简介：男，30岁，博士，1995年毕业于原沈阳黄金学院采矿工程专业，现任讲师，主要从事岩土工程、数值模拟、智能岩石力学等方面的教学和研究工作。第21卷第4期王述红等.岩体隧道施工过程智能辅助决策系统的实现•591•进行模块划分。这是因为进行模块划分能够使程中应注意的问题等，从而使用户能够更好地应用该序开发相对简单，通过开发具有独立性的模块，系统，进行支护设计；(2)建库帮助，因为本系统能够提高系统的开发效率；独立的模块比较容易在开发过程中采用的是面向对象的编程语言Visual测试和维护。由于模块相互独立，在各自设计和C++，而不是传统专家系统开发通常采用的人工智能修改代码时所引起的二次影响不大，错误传播范语言，因而对知识库的表示方式有一定的要求，该围小。帮助子系统就是用于帮助了解如何构造知识库。决策系统每个子系统对应着专家系统的结构，决策系统最重要的特征在于它的性能，即决即推理机、解释接口、知识库管理与学习等，又进策结果的正确性与科学性、知识易于扩充性和较一步分为咨询子系统、解释子系统、知识库子系统强的学习能力，即所谓的智能系统。人工神经网和帮助子系统。施工方法选择系统功能模块如图2络(neuralnetwork，简称NN)具有模拟人类部分形所示。象思维的能力，通过对一组样本的反复学习，调咨询子系统对应着专家系统的推理机，是决策节自身的权值，来获得样本之间的特征和关系。系统的核心。通过该子系统完成决策过程的推理功一个简单的神经网络系统可以反映一个非常复杂能。的映射关系，因此，本决策系统利用神经网络这解释子系统负责将系统的咨询结果以文字或图种特征对一些工程实例和样本进行学习，从而获形的形式显示给终端的咨询用户，同时提