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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (1): 134-144.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.01.011
李旭1, 于洪伟1, *, 刘建国2, 叶明3, 任长春3, 吴根生3, 董子开1
LI Xu1, YU Hongwei1, *, LIU Jianguo2, YE Ming3, REN Changchun3, WU Gensheng3, DONG Zikai1
摘要: 为实现TBM掘进过程中岩体软弱破碎概率的快速、定量表征,以引绰济辽工程TBM施工过程中采集的大量实测数据为基础,对掘进参数在不同地质条件下的变化规律进行系统分析。通过对推进速度、刀盘转速、刀盘转矩和总推力等关键参数的统计特征与波动规律研究,筛选出推进速度、刀盘转速、刀盘转矩和总推力4个具有代表性的基础掘进参数,并基于能量与力学响应关系构建3个物理融合指标(转矩贯入指数、推力贯入指数、掘进比能),将基础掘进参数和物理融合指标作为模型输入。随后,引入自适应粒子群优化(APSO)算法和概率校准(PC)方法对模型进行优化和修正,提出融合智能优化与概率修正机制的APSO-PC-XGBoost模型,实现TBM掘进过程中岩体软弱破碎概率的实时预测。研究结果表明: 1)推进速度、刀盘转矩、总推力和刀盘转速4个参数在由完整岩体向软弱破碎岩体过渡过程中,其均值显著下降,波动性明显增强; 2)构建的APSO-PC-XGBoost模型较基础XGBoost模型F1分数增大0.069,布里尔分数降低9.73%,显示出较高的预测精度与稳定性; 3)提出不同围岩类别下概率阈值动态调整策略,并确定Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩对应软弱破碎预警阈值分别为0.32、0.46、0.69。