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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (8): 1729-1739.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.08.012
刘彬媛1, 罗彦斌1, *, 谭畅2, 杨振兴3, 吕乾乾3, 陈志刚3, 刘伟伟1
LIU Binyuan1, LUO Yanbin1, *, TAN Chang2, YANG Zhenxing3, LYU Qianqian3, CHEN Zhigang3, LIU Weiwei1
摘要: 针对复杂地质环境中全断面岩石隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)施工过程中易发生卡机风险,且传统经验判识方法实时性不足、不同卡机类型难以协同识别等难题,构建一种基于Transformer多任务学习的敞开式TBM卡机风险实时智能预警模型。建立Expert System风险判识规则,采用特定阈值和多指标综合判定方法对掘进数据进行分类,将卡刀盘、卡护盾风险分为0—低风险、1—中风险、2—高风险3个等级。利用Transformer模型的多头注意力机制,分别构建隧道A和隧道B的多任务学习框架,实现卡刀盘与卡护盾2类风险等级的同步预测。其中: 卡刀盘风险预测准确率为97.01%,比次优的门控循环单元网络(gated recurrent unit,GRU)模型高2.73%,精确率为98.21%,召回率为98.44%,受试者工作特征曲线下面积(area under curve,AUC)达到1; 卡护盾风险预测准确率为89.55%,比次优的GRU模型高5.90%,精确率为90.35%,召回率为91.70%,AUC为0.972 6。将模型应用于2座敞开式TBM施工隧道卡机风险进行实时判识与智能预警,结果表明: 风险预测准确率为90%,与现场施工情况吻合较好,能够在卡机发生前实现稳定有效的风险预警。