[發明專利]基于LGBM-NSGA-Ⅲ的盾構近接施工參數多目標優化方法及設備

有效

• 申請號: 202210322548.2
• 申請日: 2022-03-30
• 公開（公告）號: CN114418469B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 吳賢國;馮宗寶;鄭詩弋;楊賽;張軍;王金峰;曾鐵梅;張金軍;戴小松;阮濱;劉華北;馮宗耀;尚彩霞
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06N3/00;G06F30/27;G06F30/13;G06F111/06
• 代理公司: 武漢知伯樂知識產權代理有限公司 42282
• 代理人: 任苗苗

本發明提供了一種基于LGBM?NSGA?Ⅲ的盾構近接施工參數多目標優化方法及設備。所述方法包括：構建盾構施工參數指標體系，并獲取實時監測數據；構建并訓練LGBM回歸模型，根據實時監測數據，采用LGBM回歸模型對盾構施工引起近接既有隧道變形進行預測；構建LGBM?NSGA?Ⅲ多目標優化模型，將LGBM回歸函數與刀盤磨損和盾構能耗進行結合，作為NSGA?Ⅲ優化施工參數的多個目標函數，根據多個目標函數對近接既有隧道變形、刀盤磨損和盾構能耗進行優化；根據得到的Pareto最優解集，確定滿足近接既有隧道變形、刀盤磨損和盾構能耗最優的盾構施工參數控制范圍。本發明可以在不依賴人工操控的情況下降低對刀盤的磨損并減少盾構能耗。

技術領域

本發明實施例涉及盾構施工技術領域，尤其涉及一種基于LGBM-NSGA-Ⅲ的盾構近接施工參數多目標優化方法及設備。

背景技術

巖溶地區地質較硬，盾構施工時刀盤磨損是盾構施工重點關注的問題之一，刀盤磨損量大會造成停機更換刀片的頻率增加，不但影響盾構施工進度，并且停機時間過長會帶來近接既有隧道變形增大的風險。此外，盾構施工過程中需要減少盾構能耗，現階段對盾構能耗的控制主要借助于施工管理者對各種施工數據的人工監控，但人工監控無法精確描述工程地質條件以及盾構施工參數的影響，在處理復雜問題時存在較大局限性。因此，開發一種基于LGBM-NSGA-Ⅲ的盾構近接施工參數多目標優化方法及設備，可以有效克服上述相關技術中的缺陷，就成為業界亟待解決的技術問題。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明實施例提供了一種基于LGBM-NSGA-Ⅲ的盾構近接施工參數多目標優化方法及設備。

第一方面，本發明的實施例提供了一種基于LGBM-NSGA-Ⅲ的盾構近接施工參數多目標優化方法，包括：構建盾構施工參數指標體系，并獲取實時監測數據；構建并訓練LGBM回歸模型，根據實時監測數據，采用LGBM回歸模型對盾構施工引起近接既有隧道變形進行預測；構建 LGBM-NSGA-Ⅲ多目標優化模型，將LGBM回歸函數與刀盤磨損和盾構能耗進行結合，作為NSGA-Ⅲ優化近接既有隧道變形的多個目標函數，根據多個目標函數對近接既有隧道變形、刀盤磨損和盾構能耗進行優化；根據得到的Pareto最優解集，確定滿足近接既有隧道變形、刀盤磨損和盾構能耗最優的盾構施工參數控制范圍。

在上述方法實施例內容的基礎上，本發明實施例中提供的基于LGBM-NSGA-Ⅲ的盾構近接施工參數多目標優化方法，所述根據實時監測數據，采用LGBM回歸模型對盾構施工引起近接既有隧道變形進行預測，包括：對數據樣本集進行劃分，隨機選取指定比例的樣本作為訓練集，一般的，該比例為五分之四，剩下的樣本作為測試集，對LGBM回歸模型進行參數優化和預測精度分析，采用均方根誤差和擬合優度對LGBM回歸模型預測的準確性進行評價。

在上述方法實施例內容的基礎上，本發明實施例中提供的基于LGBM-NSGA-Ⅲ的盾構近接施工參數多目標優化方法，所述將LGBM回歸函數與刀盤磨損和盾構能耗進行結合，作為NSGA-Ⅲ優化近接既有隧道變形的多個目標函數，包括：

其中，為近接既有隧道變形最小值；min為取最小值；為LGBM回歸函數；X₁為注漿量；X₂為刀盤轉速；X₃為總推力；X₄為注漿壓力；X₅為刀盤扭矩；X₆為土壓力；X₇為渣土量；X₈為泡沫劑；X₉為掘進速度。

在上述方法實施例內容的基礎上，本發明實施例中提供的基于LGBM-NSGA-Ⅲ的盾構近接施工參數多目標優化方法，所述將LGBM回歸函數與刀盤磨損和盾構能耗進行結合，作為NSGA-Ⅲ優化近接既有隧道變形的多個目標函數，還包括：