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隧道建设(中英文) ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (9): 1742-1755.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2025.09.011
杨剑1, 2, 吴佳明1, 2, *, 戴林发宝1, 2, 田力3, 刘修国3, 孙杰3, 孙文昊1, 2
YANG Jian1, 2, WU Jiaming1, 2, *, DAI Linfabao1, 2, TIAN Li3, LIU Xiuguo3, SUN Jie3, SUN Wenhao1, 2
摘要: 在高速铁路建设中,矿山法隧道衬砌类型的确定是一个重要环节,其决策显著受制于地理与地质条件,且当前高度依赖设计人员的主观经验。为解决这一难题,提出隧道衬砌类型智能设计整体框架,建立隧道衬砌类型智能设计方法。系统分析隧道洞身衬砌设计影响因素,收集248座隧道共4 100个洞身衬砌节段的设计资料,搭建隧道洞身勘察设计数据库。在此基础上,分别搭建随机森林、支持向量机、梯度提升树3种机器学习模型,采用贝叶斯与交叉验证的手段优化机器学习模型超参数,提出基于CNN、CNN+LSTM、CNN+EPSAnet的3种深度神经网络衬砌类型预测模型。主要结论如下: 1)基于CNN+EPSAnet的隧道衬砌类型智能设计模型预测效果整体最优,预测准确率为86.8%,该模型充分考虑了隧道洞身勘察设计数据特征,同时也可以有效提取多尺度空间信息; 2)研发出隧道洞身智能决策系统,可实现隧道洞身衬砌类型智能决策模型的参数实时调整与可视化训练; 3)通过BIM技术将智能决策得到的衬砌类型设计参数进行三维展示,实现隧道衬砌类型的智能化设计和数字化呈现的深度融合。