(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111327438.7 (22)申请日 2021.11.10 (71)申请人 三峡大学 地址 443002 湖北省宜昌市西陵区大 学路8 号 (72)发明人 江巍　欧阳晔　闫金洲　徐建城　 付钊宇　尹豪　陈冠雄　 (74)专利代理 机构 宜昌市三峡专利事务所 42103 代理人 吴思高 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06N 3/08(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种欠定条件下岩土体力学参数的逆向迭 代修正反演方法 (57)摘要 一种欠定条件下岩土体力学参数的逆向迭 代修正反演方法， 包括步骤一： 采集可观测信息 作为目标信息， 并确定待反演参数数量； 步骤二： 定义神经网络结构； 步骤三： 制作神经网络训练 样本库； 步骤四： 使用样本库数据训练神经网络； 步骤五： 以采集的可观测信息为目标， 通过逆向 反推的方式， 得到力学参数取值； 步骤六： 定义误 差阈值， 使用逆向反推的方式得到的力学参数取 值进行计算并输出计算结果， 若计算结果与目标 信息吻合程度较高， 则误差校验通过， 执行步骤 八； 若误差校验未通过， 则执行步骤七； 步骤七： 将当前的力学参数取值与对应的计算结果作为 一组新的样 本添加到样本库中， 并再次执行步骤 四； 步骤八： 输出力学参数取值。 本发明反演方法 规避神经网络求解欠定问题时的局限性， 具有更 高的数值精度。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 114218851 A 2022.03.22 CN 114218851 A 1.一种欠定条件下岩土体力学参数的逆向迭代修正反演方法， 其特征在于包括以下步 骤： 步骤一： 采集可观测信息作为目标信息， 并确定待反演参数 数量； 步骤二： 定义神经网络结构， 将待反演参数作为输入数据， 将目标信息作为输出 数据； 步骤三： 制作神经网络训练样本库； 步骤四： 使用样本库数据训练神经网络； 步骤五： 以采集的可观测信息为目标， 通过逆向反推的方式， 得到力学参数 取值； 步骤六： 定义误差阈值， 使用逆向反推的方式得到的力学参数取值进行计算并输出计 算结果， 若计算结果与目标信息吻合程度高， 则误差校验通过， 执行步骤八； 若误差校验未 通过， 则执 行步骤七； 步骤七： 将当前的力学参数取值与对应的计算结果作为一组新的样本添加到样本库 中， 并再次执 行步骤四； 步骤八： 输出力学参数 取值。 2.根据权利要求1所述一种欠定条件下岩土体力学参数的逆向迭代修正反演方法， 其 特征在于： 所述步骤一具体包括： 将边坡稳定系数、 剪入口位置、 剪出口位置等可由观测获 得的信息作为神经网络 输出数据， 即目标信息， 并确定各个土层需要反演的力学参数 数量。 3.根据权利要求1所述一种欠定条件下岩土体力学参数的逆向迭代修正反演方法， 其 特征在于： 所述步骤二具体包括： 确定神经网络输入层、 输出层神经元数量， 确定隐藏层层 数、 隐藏层的神经 元数量、 激活函数、 学习率、 优化器。 4.根据权利要求1所述一种欠定条件下岩土体力学参数的逆向迭代修正反演方法， 其 特征在于： 所述 步骤三具体包括如下步骤： S3.1： 确定力学参数的取值范围； S3.2： 根据力学参数的取值范围随机产生 一定数量的力学参数组合 值； S3.3： 使用力学参数组合 值进行计算并输出计算结果； S3.4： 将力学参数组合 值与其相对应的计算结果添加到样本库中。 5.根据权利要求1所述一种欠定条件下岩土体力学参数的逆向迭代修正反演方法， 其 特征在于： 所述 步骤四具体包括如下步骤： S4.1、 输出神经网络结果： 式(1)中： 为第l层第i个神经元的输出值； 为第l‑1层第j个神经元的输出值； 为 第l层第i个神经元的激活函数； kl‑1代表第l‑1层的神经元个数； 代表第l‑1层第j个神经 元与第l层第i个神经 元的权重； 是第l层第i个神经 元的偏置项； S4.2、 定义损失函数： 式(2)中： E为损失标量， 采用均方误差定义； yi为神经网络前向传 播获得的 为输出 信息的真实值；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114218851 A 2S4.3、 权重、 参数修 正更新： 式(3)、 式(4)中： 为权重、 偏置的修正量； 为权重、 偏置修正后的量； η1为 BP神经网络的学习率。 6.根据权利要求1所述一种欠定条件下岩土体力学参数的逆向迭代修正反演方法， 其 特征在于： 所述 步骤五具体包括如下步骤： S5.1:根据实际情况指定待反演的边坡岩土体力学参数初始值； S5.2:将边坡岩土体力学参数初始值作为BP神经网络的输入， 经过前向传播得到输出 信息； S5.3:将输出信息与目标值进行误差分析,得到损失标量E； S5.4:将损失标量E对输入信息xi求偏导， 让输入值沿使E下降方 向进行修正， 其更新公 式为： 式(5)中： xi为第i个待反演的力学参数， Δxi为xi的更新量， η2为反演网络的学习率； η2 一般为人为指定的小数， 其引入的数 学本质为沿E下降方向执 行步长搜索； S5.5:若损失函数E的值小于收敛阈值10‑5则停止并输出待反演参数值， 若未达到精度 要求则重复S5.4。 7.根据权利要求1所述一种欠定条件下岩土体力学参数的逆向迭代修正反演方法， 其 特征在于： 所述 步骤六具体包括如下步骤： S6.1、 定义 误差阈值； S6.2、 将逆向反推得到力学参数值带入GeoStudio的Slope模块进行计算并输出计算结 果； S6.3、 使用均方误差衡量计算结果与目标信息之间的误差， 若误差小于误差阈值， 则误 差校验通过， 执 行步骤八； 若误差大于误差阈值， 则执 行步骤七。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114218851 A 3