[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 2024, Vol. 61 Issue (5) :88-98    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] >>
基于深度学习的空间变异土体中隧道水平收敛安全系数计算
(1.安徽省交控建设管理有限公司,合肥 230000;2.同济大学土木工程学院,上海 200092; 3.土木信息技术教育部工程研究中心,上海 200092;4.岩土及地下工程教育部重点实验室,上海 200092)
Calculation of Horizontal Convergence Safety Factor for Tunnels in Spatially Variable Soil Based on Deep Learning
(1. Anhui Transportation Holding Construction Management Co., Ltd, Hefei 230000; 2. College of Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092; 3. Engineering Research Center of Civil-informatics, Ministry of Education, Shanghai 200092; 4. Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of the Ministry of Education, Shanghai 200092)
Download: PDF (5224KB)   HTML (1KB)   Export: BibTeX or EndNote (RIS)      Supporting Info
摘要 为提升随机有限元法用于计算空间变异土体中隧道水平收敛安全系数的效率,提出一种空间注意力-卷积神经网络作为随机有限元的代理模型。该代理模型以具有空间变异性的土体参数为输入,以隧道水平收敛安全系数为输出,从随机有限元生成的少量样本中学习土体参数随机场与隧道水平收敛安全系数间的关系,进而在更多样本上代替随机有限元方法进行安全系数的计算。以上海某地铁隧道水平收敛安全系数计算问题为例测试该代理模型,结果表明:代理模型与随机有限元计算的隧道水平收敛平均安全系数相对误差小于2%;代理模型与随机有限元计算的水平收敛安全系数MAPE、RMSE、MAE分别小于10%、0.12、0.10,R2大于0.8,可以满足工程准确度需求;同时,相比于随机有限元算法,代理模型的计算效率提升约880倍。
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
李占甫1 张 雨2 汪 俊1 吕艳云2
3 芮 易2
3
4
关键词隧道水平收敛   土体空间变异性   安全系数   随机有限元法   代理模型   卷积神经网络     
Abstract: To improve the efficiency of using the random finite element method (RFEM) for calculating the safety factor of tunnel horizontal convergence in spatially variable soil, a spatial attention-convolutional neural network(SA-CNN) is proposed as a surrogate model for RFEM. This surrogate model takes spatially variable soil parameters as input and the tunnel horizontal convergence safety factor as output, learning the relationship between soil parameter random fields and the tunnel safety factor from a limited number of RFEM samples. It then replaces the RFEM method for calculating safety factors on larger samples. Tested on a Shanghai metro tunnel, the model shows a relative error of less than 2% compared to RFEM, with MAPE, RMSE, and MAE values below 10%, 0.12, and 0.10 respectively, and R2 above 0.8, meeting engineering accuracy requirements. Additionally, the calculation efficiency of the surrogate model is approximately 880 times higher than RFEM.
KeywordsTunnel horizontal convergence,   Soil spatial variability,   Safety factor,   Random finite element method,   Surrogate model,   Convolutional neural network     
基金资助:安徽省交通控股集团科技项目(JKKJ-2021-22).
作者简介: 李占甫(1980-),男,硕士,正高级工程师,主要从事隧道工程方面的研究工作,E-mail: 2517139858@qq.com. 通讯作者:张 雨(1999-),男,博士研究生,主要从事岩土工程方面的研究工作,E-mail:zhangyu_geoboy@163.com.
引用本文:   
李占甫1 张 雨2 汪 俊1 吕艳云2, 3 芮 易2, 3等 .基于深度学习的空间变异土体中隧道水平收敛安全系数计算[J]  现代隧道技术, 2024,V61(5): 88-98
LI Zhanfu1 ZHANG Yu2 WANG Jun1 LV Yanyun2, 3 RUI Yi2, 3 etc .Calculation of Horizontal Convergence Safety Factor for Tunnels in Spatially Variable Soil Based on Deep Learning[J]  MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY, 2024,V61(5): 88-98
链接本文:  
http://www.xdsdjs.com/CN/      或     http://www.xdsdjs.com/CN/Y2024/V61/I5/88
 
没有本文参考文献
[1] 肖明清1,2 徐 晨1,2 谢壁婷1,2.基于总安全系数法的隧道主动支护体系计算方法研究[J]. 现代隧道技术, 2024,61(2): 43-51
[2] 王耀东 杜耀辉 高 岳.基于U-Net++网络的隧道排水孔堵塞检测方法[J]. 现代隧道技术, 2023,60(4): 76-85
[3] 袁红运 1,2 陈礼伟 2 刘志强 2.单线铁路隧道衬砌纵向裂缝病害综合评价方法[J]. 现代隧道技术, 2023,60(3): 208-216
[4] 罗 虎 1 Miller Mark1 张 睿 2 方 勇 1.基于计算机视觉技术和深度学习的隧道掌子面岩体裂隙自动识别方法研究[J]. 现代隧道技术, 2023,60(1): 56-65
[5] 陈莹莹 1,2 刘新根 1,2 黄永亮 3,4 李明东 1.基于神经网络与边缘修正的隧道衬砌裂缝识别[J]. 现代隧道技术, 2022,59(6): 24-34
[6] 刘文建 1 张国才 2 吕建兵 3 刘 锋 3 吴维俊 3 陈贡发 3.排水孔结晶淤堵图像的语义分割识别技术及APP研究[J]. 现代隧道技术, 2022,59(4): 100-107
[7] 肖明清 1,2 徐 晨 1,2 郑 强 1,2 彭长胜 1,2.荷坳隧道四洞小净距段支护结构设计研究[J]. 现代隧道技术, 2022,59(2): 1-10
[8] 王明年 1,2 杨恒洪 1,2 张艺腾 1,2 刘轲瑞 1,2 于 丽 1,2.水平小净距隧道中夹岩安全系数法研究与应用[J]. 现代隧道技术, 2022,59(2): 11-19
[9] 秦尚友 1 陈佳耀 2 张东明 2 杨同军 1 黄宏伟 2 赵 帅 2.基于深度学习的隧道工作面岩石结构自动化判别[J]. 现代隧道技术, 2021,58(4): 29-36
[10] 李鹏举 1 郑方坤 2 吕建兵 3 吴维俊 3 刘 锋 3 陈贡发 3.基于大数据迁移学习的灰岩地区排水孔淤堵自动识别技术[J]. 现代隧道技术, 2021,58(4): 37-47
[11] 王文娟 高 鑫.高水压作用下深埋隧道双层叠合衬砌稳定性影响因素研究[J]. 现代隧道技术, 2021,58(4): 12-20
[12] 高 鑫 王文娟.远场静水压力作用下深埋隧道双层叠合衬砌合理组合形式及力学变形特性研究[J]. 现代隧道技术, 2021,58(2): 93-102
[13] 蒋武军 1 李得建 2,3 瞿拓宇 3.基于强度折减法的浅埋隧道掌子面三维主动稳定性上限解析[J]. 现代隧道技术, 2020,57(6): 55-62
[14] 江 桁 1 刘学增 2 朱合华 1.基于隧道快速检测车数据的公路隧道衬砌开裂识别模型研究[J]. 现代隧道技术, 2020,57(5): 61-65
[15] 吴 波 1, 2 兰扬斌 1,2 杨仕升 1,2 杨建新 3 庞晓瑜 3.基于强度折减动力分析法的围岩稳定性研究[J]. 现代隧道技术, 2020,57(3): 56-64
Copyright 2010 by 现代隧道技术