基于关系数据库的专家系统在深基坑支护选型中的应用研究
摘要
高层建筑和地下空间的开发利用促进了基坑工程的发展，基坑工程通常位于城市中的繁华地区，基坑开挖卸荷带来土体的位移会对周围环境造成很大影响。基坑事故，轻者引起边坡破坏，重者危及人民的生命财产。因此，基坑支挡结构的设计问题一直是岩土工程界的一个重要研究内容。
传统上，基坑支挡结构的设计是由专家运用自己的专业知识完成的，即人工的方法。由于像深基坑开挖支护这一类岩土工程问题，是一门经验性较强的学科，随着工程规模扩大，遇到的问题将愈加复杂，单凭一个专家是难以做出最优决策的，需将不同的专家知识有机结合起来，进行分析推理，而专家系统在这方面具有得天独厚的条件。
20世纪后期岩土工程的一个重要进展是随着计算机和计算技术的发展，岩土工程的理论研究和工程实践都上了一个新台阶。在国内，专家系统应用于岩土工程领域已有很多研究，这主要是因为岩土工程的对象是天然材料，较人工材料复杂，带有更多的随机性和多变性。而且计算参数的不确定性非常突出，初始条件和边界条件常常并不确切，最终计算结果往往需要专家根据经验判断和修正。
本文通过评价长沙地区的工程地质条件，介绍了在深基坑支挡结构设计过程中常用的技术和分析方法；讨论了在深基坑支挡结构选型过程中引入专家系统的合理性和必然性；这样做，不仅可以提高选型的质量和效率，亦可以通过计算机对该领域的专家知识进行收集整理；深基坑支挡结构的选型是由专家完成的，但专家的知识非常复杂，文中分析了专家知识的特点，并提出了一些在计算机数据库中对专家知识进行表达的方；专家知识是进行推理分析的基础，文中研究了专家知识的组织方法，并提出了几种可行的基于关系数据库的推理方法。
最后，通过前面的研究，本文进行了实验研究，并提出了结论和建议。
This dissertation has introduced the usual technology and analytical means in designing retaining structure, and the evaluating on engineering geological condition in Chang sha. At the same time, it has discussed the rationality and inevitability of the technology using expert system means. One of the aim is improving the quality and efficiency of Struct Type Selection in deep excavation. The other is collecting the experts' knowledge in this field and then organizing them in computer.
Struct Type Selection in deep excavation is based on the knowledge of the experts. But the knowledge is very complicated. Therefore the paper has analyzed it and found some good way to express it in database in computer.
Since all kinds of the selection knowledge is the foundation of analyzing. This dissertation has discussed the ways of data-organizing and the type-selecting methods, it also has put forward several realistic methods to deduce based on database technology.
At last, according to the former means and designs, this dissertation has analyzed the experiment data. Furthermore, it has enumerated the conclusion and prospect in the special field.
传统上，基坑支挡结构的设计是由专家运用自己的专业知识完成的，即人工的方法。由于像深基坑开挖支护这一类岩土工程问题，是一门经验性较强的学科，随着工程规模扩大，遇到的问题将愈加复杂，单凭一个专家是难以做出最优决策的，需将不同的专家知识有机结合起来，进行分析推理，而专家系统在这方面具有得天独厚的条件。
20世纪后期岩土工程的一个重要进展是随着计算机和计算技术的发展，岩土工程的理论研究和工程实践都上了一个新台阶。在国内，专家系统应用于岩土工程领域已有很多研究，这主要是因为岩土工程的对象是天然材料，较人工材料复杂，带有更多的随机性和多变性。而且计算参数的不确定性非常突出，初始条件和边界条件常常并不确切，最终计算结果往往需要专家根据经验判断和修正。
本文通过评价长沙地区的工程地质条件，介绍了在深基坑支挡结构设计过程中常用的技术和分析方法；讨论了在深基坑支挡结构选型过程中引入专家系统的合理性和必然性；这样做，不仅可以提高选型的质量和效率，亦可以通过计算机对该领域的专家知识进行收集整理；深基坑支挡结构的选型是由专家完成的，但专家的知识非常复杂，文中分析了专家知识的特点，并提出了一些在计算机数据库中对专家知识进行表达的方；专家知识是进行推理分析的基础，文中研究了专家知识的组织方法，并提出了几种可行的基于关系数据库的推理方法。
最后，通过前面的研究，本文进行了实验研究，并提出了结论和建议。
This dissertation has introduced the usual technology and analytical means in designing retaining structure, and the evaluating on engineering geological condition in Chang sha. At the same time, it has discussed the rationality and inevitability of the technology using expert system means. One of the aim is improving the quality and efficiency of Struct Type Selection in deep excavation. The other is collecting the experts' knowledge in this field and then organizing them in computer.
Struct Type Selection in deep excavation is based on the knowledge of the experts. But the knowledge is very complicated. Therefore the paper has analyzed it and found some good way to express it in database in computer.
Since all kinds of the selection knowledge is the foundation of analyzing. This dissertation has discussed the ways of data-organizing and the type-selecting methods, it also has put forward several realistic methods to deduce based on database technology.
At last, according to the former means and designs, this dissertation has analyzed the experiment data. Furthermore, it has enumerated the conclusion and prospect in the special field.
引文
1．赵振宇，徐用懋 编著．模糊理论和神经网络的基础与应用．清华大学出版社
2．李凡 编著．模糊专家系统．华中理工大学出版社，1995
3．萨师煊、王珊 编著．数据库系统概论(第三版)．高等教育出版社，2000
4．谢征勋 编著，建筑工程事故分析及方案论证．地震出版社，1996
5．张可能．深基坑支护形式的选择及其适应性分析．西部探矿工程，1998．2
6．徐扬青．深基坑支护结构的优化设计计算．岩土力学，1997．2
7．曾庆义，杨晓阳．基坑隆起稳定问题的应力强度计算方法．岩土工程学报，1996．2
8．高大钊．软土地基深基坑支护技术中的若干土力学问题．岩土力学，1995．3
9．王元湘．工程地质和地质工程．地震出版社，1993
10．徐日庆．深基坑开挖的安全性预报与工程决策．土木工程学报，1998．5
11．史佩栋．深基坑工程技术现状．西部探矿工程，1998．2
12．钱家欢．土力学．河海大学出版社，1988
13．赵志缙．上海地区深基坑工程的现状与展望．施工技术，1998．1
14．沈保汉．深基坑工程技术讲座．建筑技术开发，1997．1-5
15．秦四清等．深基坑工程优化设计．地震出版社，1998．
16．张德政，孙莲英，高谦．用神经网络评价边坡稳定性．水文地质工程地质，1997．1
17．陈肇元，崔京浩．土钉支护在基坑工程中的应用．中国建筑工业出版社，1997
18．冯夏庭，王泳嘉，卢世宗．边坡稳定性的神经网络估计．工程地质学报，1995．3
19．周丰峻，曾宪明 等．北京庄胜广场深基坑边坡新型土钉支护技术．岩土钻凿工程，1997．4—5
20．夏元友，朱瑞赓，李新平．基于神经网络的岩质边坡稳定性评估系统研究．自然灾害学报，1996．5
21．邓正贤，崔京浩，张鑫．深基坑土钉支护稳定性分析．岩土钻凿工程，1997．4—5
22．隆威，黄树华．岩土工程预决算．中南工业大学出版社，1996
23．李文秀．岩土边坡稳定性的模糊测度分析．岩土工程学报，1996．18
24．杨雪强 刘祖德．论深基坑支护的空间效应．岩土工程学报，1998．2
25．岩土工程勘察规范(GB50021—94)．中华人民共和国标准
26．胡春林 等．高层建筑深基坑开挖施工期的监测与险情预报．岩土力学，1996．2
27．江水德．土钉墙的工作原理与强度特性．岩土钻凿工程，1997．4—5
28．王元湘．深基坑挡土结构的受力分析．土木工程学报，1998．4
29．陈希哲．土力学地基基础(第二版)．清华大学出版社，1989．
30．黄运飞，冯静编著．计算工程地质学—理论．程序．实例．兵器工业出版社，1992．
31．陈良奎，张作湄编著．岩土加固实用技术．地震出版社，1994．
32．王曙光，陆培毅，顾晓鲁．基坑工程设计中的专家系统．岩土力学，2000．9(3)
33．张在明，陈雷，沈小克．工程勘察与地基评价计算机专家系统(EIFEES)．岩土工程学报，1998．11
34．秦权．结构工程领域中的知识工程研究 工程设计CAD及自动化，1998．5
35．张在明，陈雷，沈小克．工程勘察与地基评价计算机专家系统．岩土工程学报，1998．11
36．王琦．实用模糊数学．科学技术文献出版社，1991
37．王忠植．知识工程．清华大学出版社，1988
38．张在明．计算机在工程勘察中应用．工程勘察，1991．4
39．林尧瑞，张钹，石纯一编著．专家系统原理与实践．清华大学出版社，1988
40．李洪磊．基于关系数据库的专家系统建设．计算机系统应用，2002．2
41．黄可鸣．专家系统．东南大学出版社，1991
42．魏作安．研制基坑支护专家系统的设想．有色冶金设计院与研究，1996．6
43．冯俊强，尚守平，文学章．高层建筑方案选型专家系统研究．湖南大学学报(自然科学版)，1999．4
44．史忠植．高级人工智能．科技出版社，1998
45．曹文君．知识库系统原理及其应用．复旦大学出版社，1990
46．黄崇福．模糊人工神经网络在地震工程中的应用．地震工程与工程振动，1993．13(2)
47．李凡．一种有效的模糊推理方法．科学通报，1990．35(17)
48．莫元彬，张清．围岩分类专家系统中的不确定性推理方法．土木工程学报，1989．22(2)
49．冯夏庭，林韵梅．岩石力学问题专家系统的一种不确定性推理方法．岩土工程学报，1994．16
50．罗国煜等．黄河悬河稳定性评价专家系统的研制．岩土工程学报，1997．19(2)
51．朱浮生，李校兵，王韶群，李国辉．基坑支挡结构设计专家系统的开发与研制．东北大学学报(自然科学版)，2000．6
52．宋应文，赵文东．土木工程中的专家系统．工业建筑，1993．7
53．宋应文．地基处理智能辅助设计系统．岩土工程学报，1996．6
54．白航，朱小林．桩基方案辅助设计专家系统．同济大学学报，1995．5
55．宋应文，赵文东．上木工程中的专家系统．工业建筑，1993．7
56．刘建航，候学渊．基坑工程手册．中国建筑工业出版社，1997．7
57．余培国等．基于PowerBuilder5.0的水电设备故障诊断专家系统．华中电力，1998．11(2)
58．任新贵．知识处理与专家系统．国防工业出版社，1990
59．李新中，赵鹏大，胡光道．基于规则知识表示的模型单元选择专家系统的实现．地球科学—中国地质大学学报，1995．3
60．涂序彦，李秀山，陈凯．智能管理．清华大学出版社，1995．
61．曹元大，何宝宏．专家系统与数据库的结合．北京理工大学学报，1998．2
62．曹元大，何宝宏．专家系统BITAI—EST．北京理工大学学报，1996．16
63．傅荣，罗键．一种基于关系数据库的专家系统体系结构及其应用．厦门大学学报(自然科学版)，1999．7
64．吴泉源，刘江宁．人工智能专家系统．国防科技大学出版社，1995．
65．苏洁，田忠和．基于数据库的专家系统．微电子学与计算机，1995．3
66．网胜工作室．DELPHl 5从入门到精通．北京希望电子出版社，2000．1
67．源江科技．DELPHI编程资源大全．万方数据电子出版社，2001
68．新智工作室．DELPHl 5数据库编程．电子工业出版社，2000
69．伍俊良 主编．DELPHl 5应用系统开发高级指南．电子工业出版社，2000
70．段来盛，郑城荣，曹恒．DELPHI实战演练．人民邮电出版社，2000．11
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78． T.M. Adams et al. Some Expert System Applications in Geotechnical Engineer,Foundation Engineering. Current Principles and Practice,Vlo.,2, 1989
2．李凡 编著．模糊专家系统．华中理工大学出版社，1995
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49．冯夏庭，林韵梅．岩石力学问题专家系统的一种不确定性推理方法．岩土工程学报，1994．16
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56．刘建航，候学渊．基坑工程手册．中国建筑工业出版社，1997．7
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77． C.Hewiff, Open information systems for distributed artificial intelligence, Artif. Intell, 1991,47:139-159
78． T.M. Adams et al. Some Expert System Applications in Geotechnical Engineer,Foundation Engineering. Current Principles and Practice,Vlo.,2, 1989