인공신경회로망을 이용하여 터널굴착설계를 위한 전문가 시스템 NESTED를 개발하였다. 이를 위하여 지하 암반의 안정성을 평가할 수 있는 신경회로망 모델과 대표적인 암반분류법인 RMR과 Q 시스템 사이의 상관관계를 결정할 수 있는 신경회로망 모델을 사용하였다. 또한 사용된 모델과 전산화된 암반분류법 프로그램이 동일한 사용자 환경을 통해 운용될 수 있도록 통합 시스템을 구성하였다. NESTED에 사용된 신경회로망의 구조는 역전파 학습 알고리즘을 채용한 다층 역전파 신경 회로망이다. 전문가 시스템에 필요한 지식기반을 구축하기 위해 이전의 현장 시공사례로 학습과정을 수행함으로써 불완전하거나 오류가 포함된 정보를 처리할 수 있는 공학 데이터베이스를 개발하였다. 일련의 실험을 통해 전문가 시스템을 현장사례에 적용해보고 여기서 출력된 결과를 문헌에 보고된 자료와 비교하였다. 이 결과 암반의 파괴거동을 추정하고 이에 따른 보강시기의 변화를 정확히 예측하는 신경회로망의 추론능력을 확인할 수 있었다. 이처럼 본 연구를 통해 개발된 신경회로망 전문가 시스템을 암반터널에 적용할 경우 부족한 지질자료에 대해 합리적인 기준을 제공하고 터널의 예비설계에 필요한 보강설계를 제시할 수 있었다.
A tunnel design expert system entitled NESTED is developed using the artificial neural network. The expert system includes three neural network computer models designed for the stability assessment of underground openings and the estimation of correlation between the RMR and Q systems. The expert system consists of the three models and the computerized rock mass classification programs that could be driven under the same user interface. As the structure of the neural network, a multi -layer neural network which adopts an or ror back-propagation learning algorithm is used. To set up its knowledge base from the prior case histories, an engineering database which can control the incomplete and erroneous information by learning process is developed. A series of experiments comparing the results of the neural network with the actual field observations have demonstrated the inferring capabilities of the neural network to identify the possible failure modes and the support timing. The neural network expert system thus complements the incomplete geological data and provides suitable support recommendations for preliminary design of tunnels in rock masses.
