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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (9): 1950-1964.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.09.010
宋奇昱1, 张孟喜1, *, 喻景祥1, 吴惠明2, 郑一鸣1
SONG Qiyu1, ZHANG Mengxi1, *, YU Jingxiang1, WU Huiming2, ZHENG Yiming1
摘要: 盾构隧道工程中,由于横向地表沉降监测数据稀疏,传统数据驱动模型难以实现精准预测。针对盾构隧道施工横向地表沉降实测数据缺失问题,提出一种基于多保真残差神经网络(MRNN)的横向地表沉降预测方法,融合理论解析解、有限元模拟与工程实测等多源数据,构建多层嵌套的残差学习框架。首先,通过低保真度(解析解)与中保真度(有限元模拟)数据验证MRNN架构的可行性; 随后,引入高保真度(实测)数据训练残差模型,逐级修正预测结果。试验结果表明: 中低保真度模型在有限元数据测试集上决定系数(R2)达0.99,模型具有可行性; 融合实测数据后,MRNN模型在工程实测数据上的R2为0.91,平均绝对误差(EMAE)为0.76 mm,优于单一神经网络模型(R2=0.34),验证了不同保真度数据对模型的贡献; 与其他几种常用模型(随机森林、支持向量回归和极端梯度提升)进行对比分析,3个模型预测结果(R2分别为0.70、0.48、0.33)均低于MRNN模型, MRNN模型在小样本数据情境下更具优势。研究证实,MRNN框架能够有效整合不同精度和成本的数据源,利用大量低成本理论数据捕捉全局趋势,并借助少量高精度实测数据实现局部修正,为解决盾构施工中小样本条件下的地表沉降高精度预测提供了新的技术路径。