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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (2): 336-347.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.02.009
李文庆1, 2, 3, 刘永胜1, 2, 3, 洪开荣1, 2, 3, 寇磊4, 谭忠盛5, 许维青3, 马世举1, 朱永超6, 于京波3, *
LI Wenqing1, 2, 3, LIU Yongsheng1, 2, 3, HONG Kairong1, 2, 3, KOU Lei4, TAN Zhongsheng5, XU Weiqing3, MA Shiju1, ZHU Yongchao6, YU Jingbo3, *
摘要: 为探究TBM施工中掘进参数与围岩等级的关联,梳理某高海拔铁路TBM隧道600余万组掘进数据,采用数理统计方法研究TBM掘进参数间、掘进参数与围岩等级的相关性,利用四分法分析TBM掘进不同等级围岩时的数据分布特征和规律,提出针对不同围岩等级的掘进参数优化建议; 按照环号提取TBM掘进数据的24项分布特征参数,利用SMOTE算法对数据不均衡问题进行处理; 采用PSO-SVM、GA-SVM、SVM、Transformer等机器学习算法开展围岩等级反演,并对比4种模型的预测精度。研究表明: 1)TBM掘进过程中刀盘转矩与掘进速度相关性最大,相关系数为0.92,其余掘进参数间相关性不明显,单一掘进参数均值与围岩等级相关性较小; 2)Ⅱ、Ⅲ级围岩TBM各掘进参数相对于Ⅳ、Ⅴ级围岩,数值分布更加集中,波动范围更小,随着围岩等级的增加,掘进速度总体增大、刀盘转矩减小、刀盘转速和总推力先减小后增加; 3)基于PSO-SVM模型的围岩等级预测精度高于SVM、GA-SVM、Transformer模型,且混淆矩阵分布合理,总体准确率达到88.6%,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩的预测精准率分别为85.0%、93.1%、82.8%、71.4%。