[an error occurred while processing this directive]
 
       首 页  |  期刊介绍  |  编委会  |  投稿指南  |  期刊订阅  |  广告合作  |  留言板  |  联系我们 |  English
现代隧道技术 2023, Vol. 60 Issue (6) :139-150    DOI:
绿色智能建造 最新目录 | 下期目录 | 过刊浏览 | 高级检索 << [an error occurred while processing this directive] | [an error occurred while processing this directive] >>
基于不同优化算法的隧道洞口段拱顶沉降SVR预测模型及其比较评价
(1.长安大学公路学院,西安 710064;2.长安大学 陕西省公路桥梁与隧道重点实验室,西安 710064)
Tunnel Portal Section Crown Settlement SVR Prediction Models Based on Different Optimization Algorithms and Their Comparative Evaluation
(1. School of Highway, Chang'an University, Xi'an 710064; 2.Shaanxi Provincial Key Laboratory of Highway Bridges and Tunnels,Chang'an University, Xi'an 710064)
Download: PDF (6598KB)   HTML (1KB)   Export: BibTeX or EndNote (RIS)      Supporting Info
摘要  准确预测隧道洞口段沉降变形是保障安全进洞的重点工作,如何解决输入层维度高的问题以及准确描述机器学习预测模型的性能意义重大。因此,将主成分分析法(PCA)、优化算法和支持向量回归机(SVR)相结合,提出6个基于PCA和优化算法的SVR组合预测模型。首先,通过PCA筛选影响拱顶沉降的主要因素;其次,采用遗传算法(GA)、粒子群算法(PSO)和灰狼算法(GWO),对SVR的惩罚因子和核参数进行寻优;最后,将组合预测模型应用到温州市石鼻头隧道,采用相关性系数(R)、均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)对预测模型的性能进行比较评价,并构建模型查询表。结果表明:组合预测模型均有较高精度,R≥0.987 0,RMSE≤6.792 4 mm,MAE≤3.493 7 mm;PCA降维后,GA优化后的SVR预测模型的预测效率提高了65%,PSO和 GWO优化后的SVR预测模型减少了输入层维度,但需要更大的k值,降低了预测效率,PCA-GWO-SVR模型尤为明显;PCA-PSO-SVR预测模型的鲁棒性更强。
Service
把本文推荐给朋友
加入我的书架
加入引用管理器
Email Alert
RSS
作者相关文章
张士朝1
2 王亚琼1
2 高启栋1
2 周海孝1
2 王志丰1
2 任 锐1
2
关键词隧道工程   洞口段   拱顶沉降   SVR优化模型   过拟合     
Abstract: Precise prediction of settlement and deformation at tunnel portal section is a priority in ensuring safe en? try into tunnel, and it is of great importance to solve the problem of high dimensionality of input layer and accurately describe the performance of machine learning prediction model. Therefore, the principal component analysis (PCA),optimization algorithm and support vector regressor (SVR) are combined to generate 6 combination prediction models based on PCA, optimization algorithm and SVR. First, the main factors that affect crown settlement are identified by using PCA. Next, the optimization algorithms including genetic algorithm (GA), particle swarm optimization (PSO) and grey wolf optimizer (GWO) are used to optimize the penalty factors and kernel parameters of SVR. At last, the combination prediction model is applied to the Shibitou Tunnel in Wenzhou, the comparative evaluation of the performance of the prediction model is conducted by using the correlation coefficient (R), root mean square error(RMSE) and mean absolute error (MAE), and the model query table is generated. The results indicate: the combination prediction models have high precision, with R≥0.987 0, RMSE≤6.792 4 mm and MAE≤3.493 7 mm. After dimensionality reduction by PCA, the GA optimization allows SVR prediction model to increase its prediction efficiency by 65%, while PSO and GWO optimization allows SVR prediction model to decrease the dimensionality of its input layer but increase its k value, which reduces the prediction efficiency, particularly so in the case of PCA-GWO-SVR. PCA-PSO-SVR prediction model has a better robustness.
KeywordsTunnel engineering,   Portal section,   Crown settlement,   SVR optimization model,   Overfitting     
基金资助:国家重点研发计划(2021YFB2600404);国家自然科学基金(52009003, 52178310).
作者简介: 张士朝(1993-),男,博士研究生,主要从事隧道工程围岩变形智能预测及可靠度方面的研究工作,E-mail: zhangshichao@chd.edu.cn. 通讯作者:高启栋(1991-),男,博士,副教授,主要从事隧道及地下工程智能爆破与安全控制方面的教学与科研工作,E-mail: qdgao@chd.edu.cn.
引用本文:   
张士朝1, 2 王亚琼1, 2 高启栋1等 .基于不同优化算法的隧道洞口段拱顶沉降SVR预测模型及其比较评价[J]  现代隧道技术, 2023,V60(6): 139-150
ZHANG Shichao1, 2 WANG Yaqiong1, 2 GAO Qidong1 etc .Tunnel Portal Section Crown Settlement SVR Prediction Models Based on Different Optimization Algorithms and Their Comparative Evaluation[J]  MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY, 2023,V60(6): 139-150
链接本文:  
http://www.xdsdjs.com/CN/      或     http://www.xdsdjs.com/CN/Y2023/V60/I6/139
 
没有本文参考文献
[1] 王 升1,2,3,4 韦 芹1,2 李利平3.隧道突水突泥灾变机理研究现状及发展趋势[J]. 现代隧道技术, 2025,62(4): 15-25
[2] 邹育麟1, 2 刘 静1 汪 波2 陈子全2 谢作栋2 古 浩3 王楷越2.四川沿江高速公路隧道涌水突泥灾害成因分析及防治对策研究[J]. 现代隧道技术, 2025,62(3): 259-269
[3] 秦天戈1, 2 吴 立2 陈 倩1 夏 振1 刘诗雅1, 2 蔡 新1.钻爆法隧道智能建造体系研究现状与发展趋势[J]. 现代隧道技术, 2025,62(3): 1-10
[4] 王敬勇1,2 王 平2 杨 锦2 吉 锋3.基于物理模型试验的碳质千枚岩隧道支护结构优化研究[J]. 现代隧道技术, 2025,62(3): 160-169
[5] 王帅帅1 傅一帆2,3 徐 勇1 史经峰1 郭 春2,3.通过接力风机进行风量分配的隧道施工风仓式通风参数研究[J]. 现代隧道技术, 2025,62(3): 240-248
[6] 张美宁1,2 宋战平1,2,3 岳 波4 李 旭1,2,3 赵祎睿2 陶 磊5.基于实时图像与超前地质信息的隧道围岩快速分级模型构建及应用研究[J]. 现代隧道技术, 2025,62(2): 87-97
[7] 王浩鱇1,2 申玉生1,2 潘笑海1,2 常铭宇1,2 张昕阳1,2 粟 威3.强震区穿越多破裂面破碎带隧道动力特性试验研究[J]. 现代隧道技术, 2025,62(1): 212-220
[8] 杨存斌1,2 任 洋1,2 吴岳华1,2 何万超1,2 李天斌1,2.基于M-LSTM法的隧道围岩地质信息动态智能预测研究[J]. 现代隧道技术, 2025,62(1): 74-82
[9] 王立川1,2 葛立辉3 王海彦2 孔 超4 李庆斌1 王云涛3 刘玉飞1.隧道二次衬砌拱部脱空纵向同步灌浆施工方法[J]. 现代隧道技术, 2024,61(6): 269-277
[10] 张成友1 汪 波1 杜泽昊1 高筠涵1 谭力豪2.不同锚杆支护体系防岩爆适宜性分析与锚杆参数优化研究[J]. 现代隧道技术, 2024,61(6): 64-73
[11] 张昕阳1,2 申玉生1,2 常铭宇1,2 王浩鱇1,2 潘笑海1,2 王岩岩1,2.基于GA-BP神经网络的隧道围岩相似材料配合比设计[J]. 现代隧道技术, 2024,61(6): 82-91
[12] 惠 强1 高 峰1,2 谭绪凯1 尤冬梅1.基于分层位错理论的穿越活动断层隧道结构损伤特征研究[J]. 现代隧道技术, 2024,61(6): 35-44
[13] 许晓静1, 2 宋战平1, 2, 3 田小旭1, 2 丁立波4 孙引浩5 赵俊波1, 2.基于增量法的隧道洞口边坡微型钢管桩-锚杆支护效果分析[J]. 现代隧道技术, 2024,61(6): 118-128
[14] 陈志敏 王 洪 陈 骏 翟文浩 王铎斌 李文豪 蔡昀辰.西南某岩堆体级配特征与成拱效应研究[J]. 现代隧道技术, 2024,61(6): 172-181
[15] 张 霄1, 2 王明年1, 2 于 丽1, 2 王志龙1, 4 刘大刚1, 3 马治中5.隧道开挖面预注浆加固稳定性理论计算模型[J]. 现代隧道技术, 2024,61(5): 42-51
Copyright 2010 by 现代隧道技术