Inteligente predicción del asentamiento máximo del suelo inducido por el túnel de escudo EPB utilizando técnicas automatizadas de aprendizaje automático
Autores: Hussaine, Syed Mujtaba; Mu, Linlong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Inteligente predicción del asentamiento máximo del suelo inducido por el túnel de escudo EPB utilizando técnicas automatizadas de aprendizaje automático
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Hundimiento máximo del suelo
Construcción
Túnel escudo equilibrado de presión del suelo
Suelos de cimentación blandos
Aprendizaje automático
AutoML
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Predecir la máxima subsidencia del suelo (Smax) en la construcción de un túnel escudo equilibrado por presión del suelo, especialmente en suelos de cimentación blandos, es esencial para una operación segura y para minimizar el posible riesgo de daños en áreas urbanas. Aunque se ha realizado cierta investigación, este problema no se ha resuelto debido a su complejidad y a muchos otros factores influyentes. Debido a la creciente precisión del aprendizaje automático (ML) en la predicción de la deformación superficial de la excavación de túneles escudo y al desarrollo de la tecnología de aprendizaje automático automatizado (AutoML). En el estudio, se construyeron diferentes modelos de predicción de ML utilizando un marco de AutoML de código abierto. El modelo de predicción fue entrenado por el conjunto de datos, que contiene 14 parámetros de entrada y una salida (es decir, Smax). Se emplearon diferentes marcos de AutoML para comparar sus valideces y eficiencias. El rendimiento del modelo se estima contrastando los parámetros de precisión de predicción, incluyendo el error cuadrático medio (RMSE), el error absoluto medio (MAE) y el coeficiente de determinación (R). Con un coeficiente de determinación (R) de 0.808, MAE de 3.7 y RMSE de 5.2 en el conjunto de datos de prueba, el mejor modelo de predicción, es decir, el regresor de árbol adicional, mostró un mejor rendimiento, demostrando que nuestro modelo tiene ventajas en la predicción de Smax. Además, el análisis SHAP revela que el tipo de suelo (ST), el par (To), la profundidad de cobertura (H), el nivel freático (GW) y la desviación de excavación tienen un efecto significativo en Smax en comparación con otras entradas del modelo.
Descripción
Predecir la máxima subsidencia del suelo (Smax) en la construcción de un túnel escudo equilibrado por presión del suelo, especialmente en suelos de cimentación blandos, es esencial para una operación segura y para minimizar el posible riesgo de daños en áreas urbanas. Aunque se ha realizado cierta investigación, este problema no se ha resuelto debido a su complejidad y a muchos otros factores influyentes. Debido a la creciente precisión del aprendizaje automático (ML) en la predicción de la deformación superficial de la excavación de túneles escudo y al desarrollo de la tecnología de aprendizaje automático automatizado (AutoML). En el estudio, se construyeron diferentes modelos de predicción de ML utilizando un marco de AutoML de código abierto. El modelo de predicción fue entrenado por el conjunto de datos, que contiene 14 parámetros de entrada y una salida (es decir, Smax). Se emplearon diferentes marcos de AutoML para comparar sus valideces y eficiencias. El rendimiento del modelo se estima contrastando los parámetros de precisión de predicción, incluyendo el error cuadrático medio (RMSE), el error absoluto medio (MAE) y el coeficiente de determinación (R). Con un coeficiente de determinación (R) de 0.808, MAE de 3.7 y RMSE de 5.2 en el conjunto de datos de prueba, el mejor modelo de predicción, es decir, el regresor de árbol adicional, mostró un mejor rendimiento, demostrando que nuestro modelo tiene ventajas en la predicción de Smax. Además, el análisis SHAP revela que el tipo de suelo (ST), el par (To), la profundidad de cobertura (H), el nivel freático (GW) y la desviación de excavación tienen un efecto significativo en Smax en comparación con otras entradas del modelo.