复合地层小直径隧道掘进机掘进速度区间预测

合理准确预测隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)的掘进速度是实现TBM智能化控制的关键问题之一,复合地层小直径TBM施工的不确定性较常规地质条件更强,而传统预测方法对施工过程的不确定性考虑不足。在此通过引入区间预测方法,提出基于4种不同Bootstrap方法结合KELM-ANN模型的TBM掘进速度区间预测模型,并以南水北调安阳输水隧洞工程为例,选取142组工程实测数据验证区间预测模型的有效性。研究结果表明:基于Rademacher分布建立的模型预测结果优于其他3种方法,不仅可以得到较好的点预测结果,还可以构造出较为清晰可靠的区间将掘进速度实测值完全包络在内;随着置信水平的提高,区间可容纳的不确定性和风险也逐渐上升,通过变化区间宽度,能较好地量化和解释TBM施工过程中的不确定性因素对掘进速度的影响。研究结果可为TBM掘进性能预测和掘进参数优化提供参考。     

基于改进PSO-LSSVM的TBM掘进速度预测研究

隧道掘进机（TBM）对于地质条件的高度敏感性以及TBM设备高度智能化和最终实现无人驾驶,对精准预测TBM掘进速度均提出了更高要求.为了未来实现TBM智能化控制,采用线性递减惯性权重对粒子群算法（PSO）进行改进,并把改进的粒子群算法和最小二乘支持向量机（LSSVM）相结合,建立了改进的PSO-LSSVM掘进速度预测模型.基于美国纽约Queens NO.3隧道的153组实验获得的岩体参数和现场实测掘进速度,采用SPSS软件进行了相关性分析,验证了参数的适用性,采用改进的PSO-LSSVM模型进行掘进速度预测,并通过与传统LSSVM模型和PSO-LSSVM模型进行对比发现：采用线性递减惯性权重改进的PSO-LSSVM预测模型的决定系数在训练集和测试集中均达到0.95及以上,均方误差在0.01以内,明显优于传统模型.本文所建模型在TBM掘进速度预测中有明显的精度优势,可辅助TBM智能化施工.