中国安全科学学报

作者：吴贤国, 刘俊, 曹源, 雷宇, 李士范, 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：类别型特征梯度提升(CatBoost),第三代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅲ),盾构姿态,多目标优化,重要性排序

基金：国家自然科学基金(51378235); 国家自然科学基金(71571078); 国家自然科学基金(51308240); 国家重点研发计划项目(2016YFC0800208); 2021年度市教委科学技术研究计划青年项目(KJQN202103801)

为解决盾构掘进过程中因盾构前倾变形、蛇形、轴线偏离及纠偏等影响施工安全性与高效性的问题,提出一种将类别型特征梯度提升(CatBoost)与第三代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅲ)相结合的盾构姿态多目标优化方法;以贵阳地铁为例,选取22个影响因素作为输入参数,利用CatBoost算法建立输入参数与盾构姿态之间的非线性映射函数关系,采用随机森林(RF)算法评价输入参数的重要性;以盾构姿态绝对值最小化为目标,构建CatBoost-NSGA-Ⅲ多目标优化模型,并通过案例分析验证所提方法的适用性和有效性。结果表明:采用CatBoost算法训练工程实测数据得到的预测模型具有较高的精度,5个盾构姿态目标的R2范围为0.916~0.943;所研发的CatBoost-NSGA-Ⅲ盾构姿态多目标优化方法,可使盾构姿态得到显著优化,整体改进的平均值为53.34%。

来源：2024年第8期

《中国安全科学学报》期刊编辑部

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