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基于LightGBM-Informer的盾构隧道管片上浮长时间序列预测模型
被引量：
1
1
作者
真嘉捷
赖丰文
+2 位作者
黄明
李爽
许凯
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期3791-3801,共11页
基于机器学习预测施工期盾构刀盘前方管片上浮值,有助于及时调整盾构控制参数以缓解管片上浮病害。然而,已有模型在长时间序列预测问题上的性能不佳,难以精确预测盾构刀盘前方多环管片上浮值。通过考虑盾构控制、姿态参数及地层信息的影...
基于机器学习预测施工期盾构刀盘前方管片上浮值,有助于及时调整盾构控制参数以缓解管片上浮病害。然而,已有模型在长时间序列预测问题上的性能不佳,难以精确预测盾构刀盘前方多环管片上浮值。通过考虑盾构控制、姿态参数及地层信息的影响,结合Boruta算法,确定模型输入特征;利用小波变换滤波器、完备自适应噪声集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)方法消除时间序列数据噪声,构建了一种基于LightBGM-Informer的盾构隧道施工期管片上浮预测模型。通过南京和厦门地区某地铁盾构隧道监测数据,验证了所提模型的准确性和适用性。结果表明,所提模型预测精度较循环神经网络(recurrent neural network,RNN)、长短时记忆网络(long short-term memory,LSTM)、门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)、Transformer等模型有所提升,且在地质条件不同的数据集上具有良好的泛化性;随着预测序列长度的增加,该模型的性能优势更突出,可准确预测盾构刀盘前方1~2环未施工管片的上浮值。基于沙普利加和解释(Shapley additive explanations,SHAP)方法的特征重要性分析指出,土舱压力及盾头、盾尾垂直位移对管片上浮影响显著。所提模型可为复杂环境下富水地层盾构隧道管片施工智能化控制提供理论指导。
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关键词
盾构隧道
管片上浮
长时间序列预测问题
Informer模型
SHAP方法
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职称材料
题名
基于LightGBM-Informer的盾构隧道管片上浮长时间序列预测模型
被引量：
1
1
作者
真嘉捷
赖丰文
黄明
李爽
许凯
机构
福州大学土木工程学院
出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期3791-3801,共11页
基金
国家自然科学基金(No.41972276,No.52408356)
福建省自然科学基金(No.2020J06013)
福建省“雏鹰计划”青年拔尖人才项目(No.00387088)。
文摘
基于机器学习预测施工期盾构刀盘前方管片上浮值,有助于及时调整盾构控制参数以缓解管片上浮病害。然而,已有模型在长时间序列预测问题上的性能不佳,难以精确预测盾构刀盘前方多环管片上浮值。通过考虑盾构控制、姿态参数及地层信息的影响,结合Boruta算法,确定模型输入特征;利用小波变换滤波器、完备自适应噪声集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)方法消除时间序列数据噪声,构建了一种基于LightBGM-Informer的盾构隧道施工期管片上浮预测模型。通过南京和厦门地区某地铁盾构隧道监测数据,验证了所提模型的准确性和适用性。结果表明,所提模型预测精度较循环神经网络(recurrent neural network,RNN)、长短时记忆网络(long short-term memory,LSTM)、门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)、Transformer等模型有所提升,且在地质条件不同的数据集上具有良好的泛化性;随着预测序列长度的增加,该模型的性能优势更突出,可准确预测盾构刀盘前方1~2环未施工管片的上浮值。基于沙普利加和解释(Shapley additive explanations,SHAP)方法的特征重要性分析指出,土舱压力及盾头、盾尾垂直位移对管片上浮影响显著。所提模型可为复杂环境下富水地层盾构隧道管片施工智能化控制提供理论指导。
关键词
盾构隧道
管片上浮
长时间序列预测问题
Informer模型
SHAP方法
Keywords
shield tunnel
lining uplift
long sequence time-series forecasting problem
Informer model
Shapley additive explanations(SHAP)method
分类号
TU457 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于LightGBM-Informer的盾构隧道管片上浮长时间序列预测模型
真嘉捷
赖丰文
黄明
李爽
许凯
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
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