[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] 刘世昊1 宋战平1,2,3 徐磊磊4 夏震昭5 王军保1,2,3.基于SVM-MAUT的隧道低碳施工方案优选[J]. 现代隧道技术, 2023,60(6): 68-79
[2] 朱宇杰 李培楠 刘雨晴 张子尧.有氮掺杂介孔碳材料的CO2吸附性能及其工程应用研究[J]. 现代隧道技术, 2023,60(6): 91-99
[3] 申玉生1,2 赵何霖1 朱正超1 易鹏豪1 雷 龙3 粟 威3.强震区浅埋隧道洞口段改进整体式反应位移法[J]. 现代隧道技术, 2023,60(5): 78-87
[4] 翁 源1 李爱春1 赵 婷1 刘步武2.隧道工程系统韧性影响因素及评价研究[J]. 现代隧道技术, 2023,60(5): 40-47
[5] 罗 超1 李泽宇1 刘如飞1 李艳艳1 李 明2.基于固定站激光扫描数据的公路隧道拱顶多期形变监测方法[J]. 现代隧道技术, 2023,60(5): 158-166
[6] 王建宇.追求隧道工程与地质体的和谐——矿山法隧道工程若干热点问题探讨[J]. 现代隧道技术, 2023,60(4): 1-5
[7] 郑坤隆 1,2 王剑云 2 令狐延 1 杨晓华 3 丁亚特 1 陈 锟 1 王志丰 3.速凝渗透结晶型浆液用于隧道渗漏的防治试验研究[J]. 现代隧道技术, 2023,60(4): 254-263
[8] 李 伟 1 蒋雅君 2 刘世军 2 王萃娟 3 肖华荣 4 崔恒涛 2.隧道混凝土基面岩溶水碳酸钙结晶生长机理研究[J]. 现代隧道技术, 2023,60(4): 246-253
[9] 姬云鹏 1,2 房灵国 3 唐昊天 4 张兴丽 1,2 王祥金 1,2 白云天 1,2 李 健 4 赵红华 1,.隧道开挖全过程管棚支护受力研究[J]. 现代隧道技术, 2023,60(3): 123-138
[10] 王修领.软弱隧道围岩与结构协同作用特征模型试验研究[J]. 现代隧道技术, 2023,60(3): 164-174
[11] 周宝春 1,2.基于SUMO仿真的跃龙门隧道交通组织方案评估研究[J]. 现代隧道技术, 2023,60(3): 274-281
[12] 孙 毅.考虑空间桁架结构影响的隧道初期支护拱架受力特性及稳定性解析[J]. 现代隧道技术, 2023,60(3): 34-43
[13] 蒋雅君 1 郑 屹 1 喻良敏 1 崔恒涛 1 曹丹阳 2.接触溶蚀条件下玻璃粉对混凝土抗钙溶蚀能力的影响[J]. 现代隧道技术, 2023,60(2): 223-229
[14] 孙会彬 1 张建立 2 杨惠翔 1 杨 辉 2 王 雷 3 魏 君 2 蔺维南 3.隧道钢管混凝土复合支护结构承载特性研究[J]. 现代隧道技术, 2023,60(2): 103-114
[15] 燕 波 1 张俊儒 2 张新锦 1 彭 磊 1 宁 波 1.基于围岩径向位移释放率的超大断面隧道下穿施工围岩稳定性研究[J]. 现代隧道技术, 2023,60(2): 115-124
Copyright 2010 by 现代隧道技术