基于人工智能的道路石灰混合料设计优化方法

日期:2025-11-28 11:23 来源:润丰矿业 作者:赵明 浏览量:4

日期:2025-11-28 11:23 作者:赵明 浏览量:4

传统的石灰稳定土配合比设计依赖于大量、耗时的试验和工程师经验,存在效率低和未必最优的问题。人工智能技术,特别是机器学习和优化算法,正被引入以实现快速、精准和全局最优的混合料设计。

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其基本框架如下:

数据采集与特征工程:

构建一个包含大量历史试验数据的数据库。输入特征(变量)包括:原土特性(塑性指数、颗粒组成、化学组成、有机质含量等)、石灰特性(有效钙镁含量、细度)、工艺参数(石灰剂量、含水量、压实度、养护条件)等。

输出目标(标签)为:无侧限抗压强度(UCS)、弹性模量、CBR值、收缩系数等性能指标。

机器学习模型训练:

采用多种机器学习算法(如随机森林、支持向量机、梯度提升决策树乃至深度学习)对数据库进行训练,建立从“输入特征”到“输出性能”的复杂非线性映射模型。

经过验证的模型成为一个“虚拟实验室”。当输入新的原土特性和性能要求时,模型可以瞬间预测出在不同石灰剂量下的性能表现,大幅减少初期试验量。

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多目标优化与配比推荐:

在实际工程中,设计往往是多目标的,例如:在满足强度要求的同时,成本最低,且收缩性尽可能小。

将训练好的机器学习模型作为目标函数,嵌入到多目标优化算法(如遗传算法、粒子群算法)中。算法会在巨大的参数空间内进行搜索,自动寻找到那些能同时满足多个目标的最佳配比方案(Pareto前沿),为决策者提供一系列最优解集。

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应用价值:

提高效率: 将数周的设计周期缩短至数小时。

提升性能: 发现人脑难以想到的复杂配比关系,实现性能突破。

降低成本: 精准找到满足性能要求的最低石灰剂量,避免材料浪费。

促进标准化: 将顶尖工程师的经验沉淀为可复制、可推广的算法模型。

AI的引入,将使道路石灰混合料设计从一门“艺术”转变为一门精准的“预测科学”。

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