中国安全科学学报

作者：吴贤国, 刘俊, 王静怡, 覃亚伟

单位：1 华中科技大学 土木与水利工程学院,湖北 武汉 430074；2 武汉华中科大检测科技有限公司,湖北 武汉 430074

关键词：类别提升(CatBoost),基于分解的多目标优化算法(MOEAD),大直径泥水盾构,盾构姿态,多目标优化,沙普利加性解释法(SHAP)

基金：国家自然科学基金资助(51378235); 国家自然科学基金资助(71571078); 国家自然科学基金资助(51308240); 国家重点研发计划(2016YFC0800208)

为避免盾构掘进过程中出现蛇形、轴线偏离等姿态异常问题影响施工安全,提出一种结合类别提升(CatBoost)算法和基于分解的多目标优化算法(MOEAD)的大直径泥水盾构姿态控制方法;构建一个盾构姿态预测模型,该模型包含19个输入参数和6个输出参数,利用CatBoost算法构建输入参数与输出参数之间的非线性映射关系;采用沙普利加性解释法(SHAP)分析输入参数对盾构姿态的影响;结合多目标优化算法构建CatBoost-MOEAD盾构姿态多目标优化模型,将所提模型运用到武汉长江大直径泥水盾构隧道工程中,分析验证所提方法的适用性和有效性。结果表明: CatBoost预测模型能够高效地预测大直径泥水盾构的姿态,其中6个盾构姿态目标的决定系数范围为0.931~0.974,均方根误差范围为0.030~0.880,误差范围为0.039~1.057;对盾构姿态影响较大的施工参数中推进组推力对盾构姿态的影响最为显著;通过研发的CatBoost-MOEAD盾构姿态多目标优化方法,盾构姿态的优化效果显著,优化率可达38.86%。

来源：2024年第10期

《中国安全科学学报》期刊编辑部

查看中国安全科学学报杂志2024年第10期