摘 要：由于我國建設(shè)高速公路的歷史不長，對高速公路路面壽命的客觀規(guī)律的了解還不太全面、深入。因此需要對現(xiàn)有的試驗數(shù)據(jù)進行研究分析，從中尋找提高高速公路路面質(zhì)量的改進方案以延長高速公路路面的壽命。根據(jù)實踐中獲得的海量數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)挖掘等計算機技術(shù)進行處理，建立數(shù)學(xué)模型。還進一步挖掘出如何選擇和配置原材料，才能提高高速公路路面質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：凍融劈裂強度比；浸水馬歇爾穩(wěn)定度比；車轍；彎拉應(yīng)變

中圖分類號：TP311文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1004-373X(2008)22-091-02

Research on Improving the Quality of Pavement Model Based on Data Mining Technology

GUO Zinan，GENG Xiangyi，HU Moqian

(Institute of Software Technology，Dalian Jiaotong University，Dalian，116028，China)

Abstract：As our country′s construction of the highway with no long history，the understanding of objective law of highway pavement is not yet comprehensive，in-depth.Analysing the existing test data and finding the soulution of highway road improvements in the quality to extend the life span of highway pavement.Based on the practice of the massive data，using data mining technology，establishing a mathematical model.Further more，mining out how to choose and configure materials to improve the quality of highway pavement

Keywords：TSR;Marshal stability;rut;flexure tensile strain

1 模型建立與求解

1.1 模型的分析與建模

為得到影響高速公路路面質(zhì)量的4個指標(biāo)(凍融劈裂強度比、浸水馬歇爾穩(wěn)定度比、車轍、彎拉應(yīng)變)和其他因素之間比較精確的模型，現(xiàn)仍采用統(tǒng)計回歸模型。但是衡量路面的質(zhì)量的4個質(zhì)量指標(biāo)的影響因素較多，關(guān)系也頗為復(fù)雜。

有些因素對多個指標(biāo)均有影響，這樣應(yīng)當(dāng)在使用統(tǒng)計回歸模型的同時，結(jié)合其他方法分析、考慮這些因素的影響程度。

現(xiàn)使用參考數(shù)據(jù)挖掘中的分類算法編寫的一個小型分類算法程序?qū)?shù)據(jù)進行分類分析。

1.1.1 使用分類算法對影響因素數(shù)據(jù)進行處理

處理分為2個部分:第一個部分為數(shù)據(jù)清洗操作，它的作用是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可供分析算法處理的數(shù)據(jù);第二部分為數(shù)據(jù)分類，它將根據(jù)某一類數(shù)據(jù)與其類型數(shù)據(jù)平均值的大小進行比較，然后進行分類。

表1即是通過對分類后的數(shù)據(jù)計算得出的，其中正比支持率為一定范圍內(nèi)，不是絕對的正比關(guān)系。

表1 分數(shù)后的數(shù)據(jù)處理結(jié)果

正比支持率油石比篩孔通過率VVVMAVFADP毛體積密度最大理論密度%Gmm最初%Gmm最大

TSR0.50.520.450.520.550.60.390.440.680.47

SO0.440.480.490.450.520.430.420.440.470.41

車轍0.420.440.50.440.470.450.410.390.520.52

彎拉應(yīng)變0.620.520.520.610.610.470.520.560.590.59

1.1.2 TSR指標(biāo)建模

(1) 模型的建立

Y ：TSR；X1 ：YSB(油石比)；

X2 ：TGL(篩選通過率)；X3 ：VV (空隙率)；X4 ：DP (粉膠比)；

Y=b0+b1*X1+b2*X2+b3*X4+b4*X4+ε；

其中，Y為被解釋變量（因變量）；X1，X2，X3，X4為解釋變量（回歸變量，自變量)；b0，b1，b2，b3，b4回歸系數(shù)；ε為隨機誤差（均值為零的正態(tài)分布隨機變量）。

(2) 模型求解

b =130.184 8；0.089 8；-1.151 6；-9.893 2；

0.787 5；

(3) 結(jié)果分析

根據(jù)b的值，得出空隙率和TSR指標(biāo)成反比，而粉膠比與TSR指標(biāo)成正比，進一步印證了采用分類算法所得到的表1中TSR和DP的關(guān)系。

故得出：TSR指標(biāo)和四個因素間的數(shù)學(xué)模型為:

TSR=130.184 8+0.089 8*YSB-1.151 6*

TGL-9.893 2*VV+0.787 5*DP

1.1.3 S0指標(biāo)模型

結(jié)合TSR的分析同樣采用空隙率、粉膠比、油石比、篩孔通過率來計算S0指標(biāo)。

模型的建立及求解：

與TSR指標(biāo)的處理比較一致，求解后得到的結(jié)果為：

b=91.721 9；-0.423 1；0.603 5；0.765 6；-4.380 3；

故得出：S0=91.721 9-0.423 1*YSB+0.603 5*TGL+0.765 6*VV-4.380 3*DP

1.1.4 車轍指標(biāo)模型和彎拉應(yīng)變指標(biāo)模型

選取同樣影響因素，使用統(tǒng)計回歸模型，計算車轍和彎拉應(yīng)變這2個指標(biāo)可得：

車轍指標(biāo)模型：CZ=12 012-9 558*YSB+6 628*TGL+15 353*VV-15 927*DP

彎拉應(yīng)變模型：

WLYB=339.675 9+304.776 4*YSB-246.297 8*TGL+369.725 5*VV+737.663 6*DP

1.2 結(jié)合模型分析提高高速公路路面的質(zhì)量方案

根據(jù)模型，同樣的因素對不同的指標(biāo)有不同的影響。提高集料的細度，可以提高抗水損害性能。而提高篩孔通過率會使彎拉應(yīng)變性能降低，從而低溫性能變差。這樣應(yīng)當(dāng)對篩孔通過率選取一個合適的取值范圍，使各個指標(biāo)能夠在一定條件下形成某種平衡。油石比在高溫性能和低溫性能之間有一定的影響，提高油石比可以相應(yīng)的提高低溫性能，但同時也降低高溫性能原材料對路面性能的影響數(shù)據(jù)分析，經(jīng)過對附件1 配合比報告統(tǒng)計作統(tǒng)計分析得出如圖1所示。

2 結(jié)果表達

瀝青、碎石質(zhì)量對高速公路路面抗水損害、高溫性能、低溫性能都是有影響的。由以上分析得出不同型號的瀝青由于其油石比、VV，VMA，VFA，DP、毛體積密度、最大理論密度、%Gmm(最初)、%Gmm(最大)不表現(xiàn)不同，導(dǎo)致TSR(%)、S0(%)、車轍、彎曲應(yīng)變存在不同程度的差異。如70#道路石油瀝青、SBS改性瀝青、韓國SK70#對車轍和彎曲應(yīng)變的平均值分別1 441.4，4 645.7，3 517.6及2 291.4、3157.6、2369.4表明改性瀝青的性能明顯優(yōu)于普通瀝青。而這4項試驗指標(biāo)中TSR(%)，S0(%)反映了混合料抗水損害性能；車轍能夠反映抗車轍性即其高溫性；彎曲應(yīng)變能力則反映了混合料的低溫性能。選擇酸性較大，蠟含量小的及粘合力較大的能夠防止高溫水使瀝青剝落，同時，瀝青路面負荷載裂縫時低溫核疲勞裂縫與瀝青的品質(zhì)相關(guān)，主要是瀝青的溫度敏感度和針入度，針入度指標(biāo)越高，溫度敏改性越低，高粘度瀝青的溫度敏感性較低；在相同石灰?guī)r性的條件下，對影響高速公路路面質(zhì)量有影響的因素所作的平均影響度的統(tǒng)計同樣能得出其對影響高速公路質(zhì)量的4個指標(biāo)存在不同程度的差異，礦粉質(zhì)量中碎石如果能達到最佳含水量能保證少出或者不出裂縫；通過瀝青穩(wěn)定碎石低溫特性實驗分析得出不同的混合料的溫度應(yīng)力比和彎曲應(yīng)變能力不同。

圖1 統(tǒng)計圖

參考文獻

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作者簡介 郭子南 男，1981年出生，大連交通大學(xué)在讀碩士研究生。研究方向為Java及相關(guān)技術(shù)。

耿祥義 男，1962年出生，大連交通大學(xué)教授，博士后。研究方向為Java及相關(guān)技術(shù)。

胡墨謙 男，1983年出生，大連交通大學(xué)在讀碩士研究生。研究方向為數(shù)據(jù)挖掘。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文