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现代隧道技术 2021, Vol. 58 Issue (2) :78-85    DOI:
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基于DE-GP协同优化算法的隧道极限位移预测
(中铁一局集团第二工程有限公司,唐山 063004)
Prediction of Tunnel Limit Displacement Based on DE-GP Collaborative Optimization Algorithm
(China Railway First Group Second Engineering Co., Ltd., Tangshan 063004)
Download: PDF (2245KB)   HTML (1KB)   Export: BibTeX or EndNote (RIS)      Supporting Info
摘要 为解决数值计算方法在隧道极限位移的求解过程中存在参数较多、计算量过大的问题,将高斯过程(Gaussian Process, GP)引入隧道极限位移的计算当中,同时采用差异进化算法(Differential Evolution, DE)代替共轭梯度法在训练过程中搜索最优的GP超参数,以克服共轭梯度法过度依赖初值、难以确定迭代次数及局部优化的弊端,形成了基于差异进化-高斯过程(DE-GP)协同优化算法的极限位移预测方法,在改善了单一核函数高斯过程泛化性能的同时使极限位移的求解过程大为简化。对标准双车道公路隧道的极限位移进行计算,结果表明:DE-GP协同优化算法相较于单一的GP和LS-SVM算法,泛化性能明显改善;极限位移的预测结果与实际计算值吻合较好,计算效率显著提高,为极限位移的求解提供了新的途径。
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李兴盛
关键词:   
Abstract: In order to overcome the problems (e.g. more parameters, excessive calculation amount) of the numerical calculation method in the process of solving the limit displacement of the tunnel, the Gaussian Process (GP) is introduced into the calculation of the limit displacement of the tunnel. Meanwhile, the Differential Evolution (DE) algorithm is adopted instead of the conjugate gradient method to search for the optimal GP hyperparameters during the training process so as to overcome the disadvantages that the conjugate gradient method is excessively dependent on initial values, difficult to determine iterations and easy to fall into local optimization, finally a limit displacement prediction method based on the DE-GP (Differential Evolution-Gaussian Process) collaborative optimization algorithm is presented. This prediction method greatly simplifies the solution process of the limit displacement while improving the generalization performance of the Gaussian Process with a single kernel function. Then, the limit displacement of a standard two-lane highway tunnel is calculated and the results show that the DE-GP collaborative optimization algorithm can significantly improve generalization performance compared with single GP and LS-SVM algorithm. The prediction results of the limit displacement are in good agreement with the calculated values and the calculation efficiency is significantly improved, which provides a new way for the solution of the limit displacement.
KeywordsLimit displacement,   Tunnel,   Gaussian process,   Differential evolution,   Numerical calculation     
作者简介: 作者简介:李兴盛(1984-),男,高级工程师,主要从事地下工程领域施工及科研工作,E-mail: 397930159@qq.com.
引用本文:   
李兴盛 .基于DE-GP协同优化算法的隧道极限位移预测[J]  现代隧道技术, 2021,V58(2): 78-85
LI Xingsheng .Prediction of Tunnel Limit Displacement Based on DE-GP Collaborative Optimization Algorithm[J]  MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY, 2021,V58(2): 78-85
链接本文:  
http://www.xdsdjs.com/CN/      或     http://www.xdsdjs.com/CN/Y2021/V58/I2/78
 
没有本文参考文献
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