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基于机器学习算法的盾构掘进地表沉降预测方法
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Prediction Method of Tunneling-induced Ground Settlement Using Machine Learning Algorithms
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    摘要:

    针对有限元、地层损失率等方法难以考虑多参数耦合作用情况下的地表沉降预测的问题,基于BP神经网络(BPNN)和随机森林算法(RF)两种机器学习算法的多参数、非线性拟合能力,提出了预测盾构掘进过程中地表最大沉降以及纵向沉降曲线的预测方法. 通过粒子群算法(PSO)确定机器学习算法的最优超参数,通过k折交叉验证方法提高预测方法的鲁棒性. 结果表明BP神经网络的预测结果误差较大,难以预测到较大的地表沉降,随机森林算法能够准确预测地表最大沉降和纵向沉降曲线.

    Abstract:

    It is difficult to consider the prediction of ground settlement under the coupling effect of multiple factors for the finite element method and formation loss rate. Based on the multi-factor and nonlinear fitting ability of back-propagation neural network(BPNN) and random forest(RF),these two machine learning algorithms are adopted to predict the tunneling-induced ground settlement. The optimum hyper-parameters of the two machine learning algorithms are determined by particle swarm optimization(PSO),and k-fold cross validation method is used to improve the robustness of the prediction method. The prediction results indicate that the prediction error of BP neural network is larger and it’s hard for BP neural network to predict the large settlement. The random forest algorithm can accurately predict the maximum settlement and longitudinal ground settlement curve.

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陈仁朋?覮,戴田,张品,吴怀娜.基于机器学习算法的盾构掘进地表沉降预测方法[J].湖南大学学报:自然科学版,2021,48(7):111~118

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  • 在线发布日期: 2021-07-15
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