[发明专利]一种岩石单轴抗压强度经验公式的确定方法

权利要求书

1.一种岩石单轴抗压强度经验公式的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：收集L型施密特锤回弹值与岩石单轴抗压强度实验数据；

步骤二：通过基因遗传表达算法确定L型施密特锤回弹值与岩石单轴抗压强度经验公式；

采用基因遗传表达算法实现由数学符号、拟合系数、L型施密特锤回弹值组成的染色体序列杂交、变异，根据每一个染色体基因序列的适应值确定该基因序列是否被淘汰，由此不断迭代出最能表现L型施密特锤回弹值与岩石单轴抗压强度的经验公式；

基因序列的适应值的求取过程为：

基因遗传表达算法中基因序列的是由两端组成：前端和尾部，基因序列前端为操作基因或终端基因；而后端只由终端基因组成；前端的基因个数为h，基因个数即为基因长度，而前端所能衔接最多的基因个数为n，此时尾部的基因个数t为h(n-1)+1，因此基因序列总的长度为hn+1；在确定岩石单轴抗压强度的经验公式中基因序列前端基因个数为h，最大的操作数为n，因此基因序列后端的长度为h(n-1)+1；

为了获取岩石单轴抗压强度UCS与L型施密特锤回弹值R的经验公式表达式UCS＝f(R)，同时采用确定系数R²确定L型施密特锤回弹值与岩石单轴抗压强度经验公式拟合程度：

式中，UCS_i是收集的岩石单轴抗压强度，UCS_mean收集的岩石单轴抗压强度的平均值,f(R_i)是通过经验公式计算得到岩石单轴抗压强度，表示拟合公式与收集的实验数据的拟合程度；同时在基因遗传表达算法中将确定系数作为对应基因序列的适应值；

不断迭代出最能表现L型施密特锤回弹值与岩石单轴抗压强度的经验公式的过程为：

步骤1：确定基因遗传表达算法的相关超参数：种群的数量pop_size、系统总的迭代次数total_iter、初始迭代次数count、基因序列前端长度h、前端所能衔接最多的基因个数为n、基因序列尾部长度t、基因序列交换的概率P_c、基因序列基因突变的概率P_m、种群淘汰率P_e；基因序列尾部长度根据如下公式确定：

t＝h(n-1)+1  (2)

此时基因序列的总长度为基因序列前端长度与基因序列尾部长度的总和，此时基因序列的总长度为hn+1；

步骤2：随机产生pop_size个基因序列，每个基因序列的长度为hn+1；

步骤3：计算种群中每一个基因序列的适应度值，并将基因序列按适应度值从上到下进行排列，淘汰种群中排名靠后的个数，具体淘汰的基因序列的个数为pop_size×P_e；然后再随机产生pop_size×P_e个基因序列，使得种群的数量为pop_size保持不变，并保存最佳的基因序列及适应度值，在迭代过程中根据适应度值，不断更新最佳的基因序列及适应度值；

步骤4：种群交叉，将种群中的相邻两个基因序列，随机选取一点，作为交叉位置，并随机产生一个0到1的随机数，如果该0到1的随机数小于或等于P_c，则对相邻基因序列进行交叉操作，从而形成两个新的基因序列，如下：

当随机选择的交叉点为f₁点时，则此时式(3)中的两个基因序列交换后，形成新的基因序列：

步骤5：基因变异：对基因序列的中所有基因进行变异操作；首先通过随机产生一个随机数，当这个随机数小于或等于P_m时，则进行变异操作，如下：

a b c d e f g h i j k l m n o p q  (5)

当基因序列g变异成x时，则改基因序列变为：

a b c d e f x h i j k l m n o p q  (6)

在变异操作过程中，如果需要变异的基因处于基因序列的前端，则该基因变异为操作基因或终端基因，当需要变异的基因处于基因序列的尾部，则该基因只变异为终端基因；

步骤6：种群迭代次数count＝count+1，判断种群迭代次数count，如果count≤total_iter，进入步骤3；否则步骤7；

步骤7：计算结束，得到最佳的基因序列值。