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隧道建设(中英文) ›› 2024, Vol. 44 ›› Issue (11): 2233-2240.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2024.11.013
郑一鸣1, 李刚2, 季军3, 张孟喜1, *, 吴惠明2
(1. 上海大学力学与工程科学学院, 上海 200444; 2. 上海隧道工程有限公司,上海 200032; 3. 上海城投水务工程项目管理有限公司, 上海 201103)
Surface Settlement Prediction Method for Shield Tunneling Based on Stacking Ensemble Learning
ZHENG Yiming1, LI Gang2, JI Jun3, ZHANG Mengxi1, *, WU Huiming2
(1. School of Mechanics and Engineering Science, Shanghai University, Shanghai 200444, China; 2. Shanghai Tunnel Engineering Co., Ltd., Shanghai 200032, China; 3. Shanghai Urban Investment Waterworks Engineering Project Management Co., Ltd., Shanghai 201103, China)
摘要: 为提高盾构施工中地表最终沉降预测模型的准确性和泛化性,结合主成分分析(PCA)和多层堆叠集成算法(Multi-layer Stacking)提出PCA-Stacking盾构掘进地表沉降预测方法。该方法利用PCA算法对盾构掘进过程中产生的大量数据进行处理,以减少特征维度并提取关键信息; 此外,通过多层Stacking算法将多个异质模型进行融合,在提高模型预测性能的同时避免子模型间的优化比选。依托上海市北横通道超大直径盾构隧道工程,对盾构工程中的多源数据进行处理,对比PCA处理前后Stacking模型的性能,并将PCA-Stacking模型与RF、XGBoost模型进行对比。研究结果表明: 1)PCA处理前后,Stacking模型的R2分别为0.792和0.831,PCA对Stacking模型性能有一定提高; 2)超参数优化后,RF和XGBoost的R2分别为0.748和0.612,其性能弱于未进行超参数优化的PCA-Stacking; 3)PCA-Stacking模型对地表隆起、沉降变化高度都具有良好的预测能力; 4)在盾构掘进地表沉降预测方面,异质子模型的PCA-Stacking算法优于同质子模型的集成算法。